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系統識別號 U0026-1408201212485400
論文名稱(中文) 銀/氧化鐵複合奈米粒子之綠色合成及其觸媒特性研究
論文名稱(英文) Green Synthesis and Catalytic Properties of Silver/Iron Oxide Composite Nanoparticles
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 化學工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Chemical Engineering
學年度 100
學期 2
出版年 101
研究生(中文) 邱昭榮
研究生(英文) Jau-Rung Chiou
學號 n36991354
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 104頁
口試委員 指導教授-陳東煌
口試委員-王正全
口試委員-廖敏宏
口試委員-李建良
中文關鍵字 綠色合成  氧化鐵奈米粒子  銀奈米粒子  左旋精胺酸 
英文關鍵字 Green Synthesis  Silver nanoparticle  Iron Oxide nanoparticle  L-arginine 
學科別分類
中文摘要 本論文係有關氯化銀/氧化鐵與銀/氧化鐵複合奈米粒子之綠色合成及其觸媒特性之研究。關於氯化銀/氧化鐵與銀/氧化鐵複合奈米粒子的合成,主要利用左旋精胺酸作為還原劑,並提供約pH 10的鹼性環境,先在60C下將亞鐵離子反應成為氧化鐵奈米粒子,再於其表面沉積氯化銀或銀,製得複合奈米粒子。
關於氯化銀/氧化鐵以及銀/氧化鐵複合奈米粒子觸媒特性的研究,首先使用兩種觸媒催化硼氫化鈉還原對硝基苯酚,發現兩者皆具有良好的觸媒活性,且以銀/氧化鐵複合奈米粒子的活性較高。又反應遵循擬一階動力學模式,且其反應速率常數隨著反應溫度或觸媒用量的提高而提高,但隨著對硝基苯酚初濃度的增加而減小,可推知此催化反應為擴散控制。此外,兩種觸媒皆具有良好的再使用性。
其次,探討氯化銀/氧化鐵與銀/氧化鐵複合奈米粒子在氫氧化鈉溶液中催化硼氫化鈉的水解產氫,發現銀/氧化鐵複合奈米粒子並無顯著的催化效果,推論可能是氫氧基抑制了銀奈米粒子的觸媒活性所致。然而,氯化銀/氧化鐵複合奈米粒子展現顯著的催化效果,硼氫化鈉水解產氫的速率隨著溫度、觸媒用量、與硼氫化鈉濃度的增加而增加,但硼氫化鈉重量百分率高於25%後,副產物偏硼酸鈉的增多導致溶液黏度提升,產氫速率反而下降。
英文摘要 This thesis concerns the green synthesis and catalytic properties of AgCl/Fe3O4 and Ag/Fe3O4 composite nanoparticles. For the synthesis of AgCl/Fe3O4 and Ag/Fe3O4 composite nanoparticles, arginine was used as the reducing agent and to provide an environment of about pH 10. At 60C, ferrous ions were converted to iron oxide nanoparticles and then silver chloride or silver were deposited on their surface to yield the composite nanoparticles.
For the study on the catalytic properties of AgCl/Fe3O4 and Ag/Fe3O4 composite nanoparticles, these two catalysts were used for the catalytic reduction of 4-nitrophenol with sodium borohydride at first. They both exhibited good catalytic activity, and Ag/Fe3O4 composite nanoparticles was superior to AgCl/Fe3O4 composite nanoparticles. The reaction obeyed the pseudo-first-order kinetic model. The rate constant increased with increasing the temperature or catalyst amount, but decreased with increasing the initial 4-nitrophenol concentration. The kinetic data suggested that this catalytic reaction was diffusion controlled. In addition, they both showed good reusability.
Secondly, the hydrogen generation from alkaline NaBH4 solutions catalyzed by Ag/Fe3O4 and AgCl/Fe3O4 composite nanoparticles was investigated. It was found that Ag/Fe3O4 composite nanoparticles had no significant activity. This might be due to the inhibition effect of hydroxide ions. However, AgCl/Fe3O4 composite nanoparticles exhibited significant catalytic activity. The hydrogen generation rate increased with increasing the temperature, catalyst amount, and NaBH4 concentration; while the hydrogen generation rate decreased when NaBH4 concentration was above 25 wt% because the viscosity became larger as the concentration of byproduct sodium metaborate increased.
論文目次 總目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
致謝 IV
總目錄 V
表目錄 VIII
圖目錄 IX
符號 XIII


第一章 緒論 1
1.1 奈米技術與奈米材料 1
1.1.1 前言 1
1.1.2 奈米材料的定義及特性 3
1.2 複合奈米材料 6
1.2.1奈米複合材料之簡介 6
1.2.2 磁性複合奈米材料之簡介 8
1.2.3 磁性複合奈米材料之特性 8
1.2.4 磁性複合奈米材料之製備 10
1.3奈米材料之綠色合成 18
1.3.1 綠色化學之簡介 18
1.3.2 以綠色合成製備奈米材料 19
1.4 研究動機與內容 22
第二章 基礎理論 23
2.1磁學理論 23
2.1.1 磁性的來源 23
2.1.2 磁性分類 24
2.1.3 磁滯曲線 28
2.1.4 磁性與粒徑關係 29
2.2 表面電漿共振吸收理論 31
2.3 觸媒催化理論 35
2.4 硼氫化鈉水解產氫 40
2.4.1 硼氫化鈉之簡介 40
2.4.2 產氫原理 42
2.4.3 硼氫化鈉水解反應的影響因素 44
第三章 實驗部分 45
3.1藥品與儀器 45
3.1.1藥品 45
3.1.2儀器 45
3.2 製備方法 48
3.2.1 氯化銀/氧化鐵複合奈米粒子的製備 48
3.2.2 銀/氧化鐵複合奈米粒子的製備 48
3.3 特性分析 50
3.4 氯化銀/氧化鐵及銀/氧化鐵複合奈米粒子催化硼氫化鈉還原對硝基苯酚之方52
3.5 氯化銀複合奈米材料催化硼氫化鈉進行水解產氫 54
第四章 結果與討論 58
4.1 氯化銀/氧化鐵和氯化銀/氧化鐵複合奈米粒子之基本物性 58
4.2 觸媒催化特性 67
4.2.1 氯化銀/氧化鐵複合奈米粒子催化硼氫化鈉還原對硝基苯酚之研究 67
4.2.2 銀/氧化鐵複合奈米粒子催化硼氫化鈉還原對硝基苯酚之研究 78
4.3 氯化銀/氧化鐵複合奈米粒仔催化硼氫化鈉水解之產氫之研究 86
第五章 結論 96
參考文獻 98
自述 104
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論文全文使用權限
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