[發(fā)明專利]樹枝狀大分子功能化石墨烯負(fù)載貴金屬納米催化劑及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110053701.8
• 申請日: 2011-03-07
• 公開（公告）號: CN102671710A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭淑鴿;劉軍娜;李召輝;劉曉飛;郭永克
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號: B01J31/28
• 分類號: B01J31/28
• 代理公司: 北京中原華和知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及樹枝狀大分子功能化石墨烯負(fù)載貴金屬納米催化劑及其制備方法，屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

貴金屬納米簇作為一類新型催化劑，具有傳統(tǒng)的催化劑所不具備的獨特結(jié)構(gòu)-反應(yīng)性能。它們在甲醇羰基化反應(yīng)、丙烯氫甲?；磻?yīng)、雙羰基化反應(yīng)、Heck反應(yīng)及多種反應(yīng)物的選擇性氫化反應(yīng)和不對稱氫化反應(yīng)等眾多反應(yīng)中已經(jīng)表現(xiàn)出了不同尋常的催化活性和選擇性(劉漢范，中國科學(xué)院院刊，2001，1，36-38.)；另外貴金屬納米簇也可作為硼氫化物水解制氫的高效催化劑(Liu?B.H.，Li?Z.P.，J.Power?Sources，2009，187，527-534.)、質(zhì)子交換膜燃料電池用優(yōu)良的電極催化劑(Zhou?W.，Xu?J.，DuY.，Yang?P.，Int.J.Hydrogen?Energy，2010，Doi：10.1016/j.i?jhydene.2010.11.023.)以及汽車尾氣凈化用催化劑材料。但貴金屬在地球上儲量有限，價格昂貴，作為燃料電池、石油化工、汽車尾氣凈化和化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域廣泛使用的催化劑材料，必然成為貴金屬走向工業(yè)化應(yīng)用的瓶頸。如何降低貴金屬用量，提高催化效率，降低使用成本就成為了當(dāng)前國際上實現(xiàn)貴金屬規(guī)模應(yīng)用的當(dāng)務(wù)之急；因而制備高活性、穩(wěn)定、可重復(fù)使用的負(fù)載型貴金屬納米簇迫在眉睫。?

當(dāng)前大多數(shù)負(fù)載型貴金屬納米催化劑的制備一般通過物理吸附作用使載體與貴金屬納米簇直接結(jié)合在一起，并不能有效控制貴金屬納米簇的尺寸；而且在催化和反復(fù)使用過程中，催化劑容易團聚和脫落，導(dǎo)致催化活性和選擇性降低。如何實現(xiàn)負(fù)載后貴金屬納米簇的尺寸、形狀以及組成可控，構(gòu)筑穩(wěn)定的負(fù)載型貴金屬納米催化劑是實現(xiàn)貴金屬納米簇發(fā)揮高效催化的關(guān)鍵之一。目前，國際上關(guān)于構(gòu)筑高活性、穩(wěn)定、性能可控的負(fù)載型貴金屬納米催化劑的研究，主要從兩方面入手：第一，選取具有規(guī)整結(jié)構(gòu)的材料作為載體；第二，在載體表面通過共價作用引入具有配位作用的分子做模板，以實現(xiàn)對貴金屬納米簇的有效負(fù)載(Chen?Y.，Lim?H.，Tang?Q.，Gao?Y.，Sun?T.，Yan?Q.，Yang?Y.，Appl.Catal.A：General，2010，380，55-65.Liang?Y.，Dai?H.B.，Ma?L.P.，Wang?P.，Cheng?H.，Int.J.Hydrogen?Energy，2010，35，3023-3028.Wu?B.，Kuang??Y.，Zhang?X.，Chen?J.，Nano?Today，2011，Doi：10.1016/j.nanotod.2010.12.008.Chen?C.W.，Chen?C.Y，Huang?Y.H.，Int.J.Hydrogen?Energy，2009，34，2164-2173.)。?

石墨烯是2004年才被發(fā)現(xiàn)的一種新型二維平面納米材料，其特殊的單原子層結(jié)構(gòu)決定了它具有豐富而新奇的物理性質(zhì)。石墨烯具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，良好的機械強度和導(dǎo)電性，且比表面積大，是一種理想的催化劑載體材料。但目前關(guān)于石墨烯作為催化劑的載體材料，主要利用物理吸附-原位還原方法實現(xiàn)貴金屬納米簇的負(fù)載(Hassan?H.M.A.，Abdelsayed?V.，Khder?A.E.R.，Abouzeid?K.M.，Terner?J.，EI-Shall?M.S.，AI-Resayes?S.I.，EI-Azhary?A.A.，J.Mater.Chem.，2009，19，3832-3837.張輝，傅強，崔義，譚大力，包信和，科學(xué)通報，2009，5，1860-1865.Zhang?K.，Yue?Q.，Chen?G.，Zhai?Y.，Wang?L.，Wang?H.，Zhao?J.，Liu?J.，Jia?J.，Li?H.，J.Phys.Chem.，2011，115，379-389.Marquardt?D.，Vollmer?C.，Thomann?R.，Steurer?P.，Mülhaupt?R.，Redel?E.，Janiak?C.，Carbon，2011，49，1326-1332.Yang?J.，Tian?C.，Wang?L.，F(xiàn)u?H.，J.Mater.Chem.，2011，Doi：10.1039/c0jm03361h.)，不僅不能有效控制負(fù)載后貴金屬納米簇的尺寸、分散性以及負(fù)載量；而且負(fù)載后的貴金屬納米簇由于與基體結(jié)合力差，在催化過程中容易從基體脫落或發(fā)生團聚，導(dǎo)致催化活性降低。因此，如何制備高效、穩(wěn)定的以石墨烯為載體的負(fù)載型貴金屬催化劑，實現(xiàn)其在催化領(lǐng)域的高效利用，是當(dāng)前尚未解決的難題。?