[發(fā)明專利]石墨烯負載納米鎳粒子和鈀粒子的復合材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510965132.2
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN105597779A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 原建光;李李泉;武英;朱云峰;況春江;周少雄
• 申請（專利權(quán)）人: 安泰科技股份有限公司
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;榮紅穎

技術領域

本發(fā)明涉及一種石墨烯負載納米鎳粒子和鈀粒子復合材料及其制備方 法，屬于催化材料制備領域。

背景技術

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，眾多催化劑對鎂基儲氫材料的吸放氫性能改善有良 好的效果。催化劑在提高金屬氫化物的吸放氫速率方面起著重要作用，它能 快速有效地促進氫分子的分解。高效的催化劑，即使只添加微量也能極大地 提高材料的吸放氫性能。找到一種較為合適的催化劑來提高材料的儲氫性能， 是研究的熱點。

各種催化劑中，過渡族金屬(如Ni、Cu、Pd和Co等)的研究較早，研究 者們比較全面地了解其對鎂基合金儲氫材料的催化效果和催化機理。Ni在低 溫吸氫過程中，對氫氣分子的解離和吸附有著很好的催化作用，能夠有效地 催化氫氣解離為氫原子，從而促進MgH₂的形成，提高體系的吸氫性能。Pd 能吸收大量氫氣，在低溫下(40～50℃)時即可釋放出氫，且能夠促進H₂分 子在儲氫合金表面解離成H原子，降低了H的解離勢壘，促進了氫的吸收和 釋放，所以它是一種提高鎂基儲氫合金吸放氫性能非常理想的催化劑。

石墨烯作為一種新發(fā)現(xiàn)的納米碳材料，是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀 結(jié)構(gòu)的新材料，是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角形呈蜂巢晶格的平 面薄膜，集優(yōu)異的力學、熱學、電學和磁學性能于一身。石墨烯是目前世上 最薄卻也是最堅硬的納米材料，導熱系數(shù)高達5300W/m·K，高于碳納米管 和金剛石。石墨烯最大的特性之一是電子在其中的運動速度達到光速的 1/300，遠遠超過電子在其他導體中的運動速度，又比碳納米管和硅晶體高。 石墨烯結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，電子間以及電子與蜂窩狀柵格間均存在著強烈的相互 作用。迄今為止，研究者仍未發(fā)現(xiàn)石墨烯中有碳原子缺失的情況。球磨等機 械作用很難破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)。因此，為了保證金屬納米粒子的穩(wěn)定性，獲 得較高的金屬顆粒分散度，將金屬納米粒子負載在具有高比表面的石墨烯， 利用金屬和石墨烯之間的相互作用和空間限制，使粒子間相互隔開以阻止它 們的遷移和聚集，使其在量很少的情況下發(fā)揮最高的活性。因此，急需開發(fā) 一種在石墨烯上負載多種金屬納米粒子的復合材料的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種石墨烯負載納米 鎳粒子和鈀粒子的復合材料。該材料具有良好的催化性能，可以應用于催化 劑、儲氫材料、電池材料及超級電容器等領域。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種上述石墨烯負載納米鎳粒子和鈀粒子復 合材料的制備方法。該方法可以有效控制產(chǎn)品的形貌和粒徑，工藝簡單，且 產(chǎn)物純度高、金屬粒子在石墨烯上負載的分散性好、尺寸均勻、粒徑小且具 有良好的催化性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種石墨烯負載納米鎳粒子和鈀粒子的復合材料，其是在石墨烯表面上 負載有形貌規(guī)整、粒徑分布均勻的納米鎳粒子和納米鈀粒子，其中，在所述 復合材料中，所述石墨烯的質(zhì)量百分比為40％～80％，所述納米鎳粒子的質(zhì)量 百分比為10％～30％，所述納米鈀粒子的質(zhì)量百分比為10％～30％。

上述石墨烯負載納米鎳粒子和鈀粒子的復合材料，作為一種優(yōu)選實施方 式，在所述復合材料中，所述納米鎳粒子與所述石墨烯的質(zhì)量比為0.125-0.8:1 (比如0.15:1、0.175:1、0.20:1、0.225:1、0.25:1、0.35:1、0.45:1、0.55:1、0.65:1、 0.70:1、0.725:1、0.75:1)；更優(yōu)選地，在所述復合材料中，所述納米鎳粒子 與所述納米鈀粒子的質(zhì)量比為1:1。

上述石墨烯負載納米鎳粒子和鈀粒子的復合材料，作為一種優(yōu)選實施方 式，在所述復合材料中，所述納米鎳粒子的平均粒度為20-28nm(比如21nm、 21nm、22nm、23nm、24nm、25nm、26nm、27nm)，所述納米鈀粒子的平 均粒度為6-14nm(比如7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm)。

上述石墨烯負載納米鎳粒子和鈀粒子的復合材料的制備方法，包括如下 步驟：

步驟一，石墨烯負載納米鎳粒子粉末的制備；