[發(fā)明專利]一種纖維絲-石墨烯-鉑三元復(fù)合催化劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210156582.7
• 申請(qǐng)日: 2022-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN114471538B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳世良;黃嘉馳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院
• 主分類號(hào): B01J23/42
• 分類號(hào): B01J23/42;B01J21/18;B01J35/06;B01J37/36;B01J37/16;B01J37/06;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 陳煒

本發(fā)明公開了一種纖維絲?石墨烯?鉑三元復(fù)合催化劑的制備方法。該方法利用椰子汁，在將氧化石墨烯還原為石墨烯的同時(shí)，使金屬鉑附著于石墨烯上；附著金屬鉑的石墨烯通過將氧化石墨烯和氯鉑酸混合溶液置于含有醋桿菌的椰子汁中加熱反應(yīng)得到；具體實(shí)現(xiàn)方法是：1.在椰子汁中加入醋桿菌，培養(yǎng)產(chǎn)生纖維絲；2.將氧化石墨烯和氯鉑酸的混合溶液滴入前述椰子汁中繼續(xù)培養(yǎng)；3.加熱混合物，形成石墨烯并使金屬鉑在石墨烯上固定化，清洗后得到三元復(fù)合催化劑。本發(fā)明利用椰子汁實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯還原和鉑固定化，避免使用有毒、有害、昂貴的化學(xué)還原劑，且無(wú)需使用有機(jī)溶劑、穩(wěn)定劑和表面活性劑，具有方法簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、工藝綠色、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑制備和有機(jī)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域；具體涉及一種利用椰子汁實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯還原和鉑固定化實(shí)現(xiàn)纖維絲-石墨烯-鉑三元復(fù)合催化劑制備的方法，所得三元復(fù)合催化劑可用于染料、酚類等工業(yè)廢水催化氧化降解處理。

背景技術(shù)

石墨烯是一種新型的納米碳材料，因其獨(dú)特的機(jī)械、電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)等性能，在納米復(fù)合材料、生物傳感器和能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)化等諸多領(lǐng)域均具有廣泛的潛在應(yīng)用價(jià)值。然而，直接制備石墨烯較為困難，如何通過簡(jiǎn)便而經(jīng)濟(jì)的方法獲得石墨烯是工業(yè)界一項(xiàng)長(zhǎng)期的挑戰(zhàn)。目前，常見的替代方法是先獲得制備方法相對(duì)更加容易的氧化石墨烯衍生物，再通過還原的方法重構(gòu)石墨烯的特殊π-π共軛結(jié)構(gòu)。目前已見報(bào)道的常用的氧化石墨烯還原劑包括無(wú)水肼、水合肼、硼氫化鈉、多巴胺、對(duì)苯二酚和牛血清白蛋白等。這些還原劑往往存在毒性較強(qiáng)、對(duì)人體和環(huán)境有危害，且價(jià)格昂貴等問題；此外，為了避免還原過程中石墨烯片層重新聚集，普遍需要外加穩(wěn)定劑或表面活性劑，使得處理工序更加復(fù)雜；同時(shí)，這些物質(zhì)的存在對(duì)石墨烯的使用性能也會(huì)產(chǎn)生影響。因此，開發(fā)一種價(jià)格便宜、環(huán)境友好、工藝簡(jiǎn)單、并能有效分散石墨烯的新型技術(shù)方法，對(duì)于石墨烯還原具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。

另一方面，石墨烯極大的比表面積、特殊的平面結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電子傳輸性能，使得它可以作為功能性分子理想的載體材料。眾所周知，金屬鉑催化劑是一類在化學(xué)、石油和化工反應(yīng)過程中被廣泛使用的催化劑，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、催化活性高、反應(yīng)選擇性強(qiáng)、應(yīng)用領(lǐng)域廣、使用量少等優(yōu)點(diǎn)。但是，鉑金屬價(jià)格昂貴，我國(guó)的儲(chǔ)存量非常短缺。除了受成本和資源制約外，金屬鉑的團(tuán)聚、遷移和流失等問題也是制約其應(yīng)用的關(guān)鍵因素。如果采取合適的方法，將金屬鉑固定于石墨烯上，可解決其使用過程中容易流失的問題。同時(shí)，考慮到石墨烯對(duì)有機(jī)物的高度親和性和優(yōu)異的電子傳輸性能，催化過程中污染物可被快速吸附富集，有利于金屬鉑催化劑對(duì)污染物的催化氧化降解。

基于以上分析，開發(fā)一種高效的方法，在實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯還原的同時(shí)將金屬鉑固定于石墨烯上，將其應(yīng)用于工業(yè)有機(jī)廢水處理，并使所得復(fù)合催化劑可以回收循環(huán)利用，對(duì)于催化領(lǐng)域和有機(jī)廢水處理領(lǐng)域均具有明顯的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有氧化石墨烯還原和分散過程中存在的缺陷，提供一種方法簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、工藝綠色、成本低廉的氧化石墨烯還原、分散和功能化方法。利用椰子汁實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯還原、分散的同時(shí)，使金屬鉑催化劑附著于石墨烯上，制備獲得一種新型的纖維絲-石墨烯-鉑三元復(fù)合催化劑，該催化劑可用于染料、酚類等工業(yè)廢水催化氧化降解處理。本發(fā)明提供的方法具有簡(jiǎn)單、綠色、環(huán)境友好、反應(yīng)條件溫和及成本低廉的特點(diǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯的還原與金屬鉑催化劑固定化，克服了現(xiàn)有化學(xué)法還原氧化石墨烯技術(shù)存在的的諸多不足，并對(duì)金屬鉑催化劑的催化活性產(chǎn)生明顯的增強(qiáng)效應(yīng)。

本發(fā)明提供一種纖維絲-石墨烯-鉑三元復(fù)合催化劑的制備方法，其包括以下步驟：

步驟一、在椰子汁中加入醋桿菌，培養(yǎng)產(chǎn)生纖維絲。

步驟二、配制含有氧化石墨烯和氯鉑酸的混合溶液。

步驟三、將步驟二所得的混合溶液滴入步驟一得到的產(chǎn)物中，繼續(xù)培養(yǎng)，使氧化石墨烯和氯鉑酸混入纖維絲中。

步驟四、加熱步驟三得到的混合物，使氧化石墨烯還原為石墨烯，且石墨烯負(fù)載到纖維絲上。同時(shí)，氯鉑酸還原形成的金屬鉑在石墨烯上固定化。