/go复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料制备技术和工业催化技术领域，具体涉及一种Pd-Fe2O3AX)复合材料的制备方法。
技术背景
[0002]在材料制备领域或者是工业催化领域中，以一种大表面积或多孔材料为载体，把所需纳米材料装载在载体上是人们经常要运用的技术手段。
[0003]现代的负载技术实现对某一种纳米材料的负载是极为容易的。目前，这种负载方法的研宄与应用有很多。比如说:原位还原负载、溶胶凝胶法、自组装、溅射沉淀、高温热分解等。但是，这些方法只能实现对一种纳米粒子或者具有某些相同属性的不同纳米粒子(比如说同为氧化物101与MO 2或者是同为贵金属纳米粒子TM 1与TM 2)。
[0004]现有的材料制备技术要想实现对不同属性的纳米粒子(比如说氧化物MO和贵金属TM纳米粒子)的碳负载，一般要经历一个先后的过程，即先负载一种纳米粒子(先氧化物MO或者贵金属TM)，然后在负载另一种纳米粒子(再贵金属TM或者氧化物MO)。例如电源期刊上发表过一种Pt-Ce02/CNTs复合材料，就是先在CNTs上负载制备好的Pt，在进行后续负载CeO2;郑州大学也曾在国外杂志报道过一种Au-Fe 304/G0复合材料，这种复合材料也是先在GO上负载Fe3O4,然后在后续负载Au。现有的先后负载技术首先在材料制备工艺上就比共同负载要复杂，此外，在负载后一种纳米粒子时难免对前一种已经负载了的纳米粒子带来物理和化学的损伤。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种Pd-Fe203/G0复合材料的制备方法，该方法工艺过程简单，反应条件温和，稳定，可以多次反复实施以及具有很高的工业应用价值。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是:一种Pd-Fe203/G0复合材料的制备方法，包括如下步骤:
[0007]将贵金属Pd和金属氧化物Fe2O3置于反应容器中，混合均匀；再向反应容器中加入载体G0，充分混合均匀；加入盐溶液，磁力搅拌lh，然后静置一段时间；待负载了纳米粒子的GO完全沉淀下来，离心分离、洗涤，得到多元复合材料Pd-Fe203/G0。
[0008]所述步骤中，盐溶为氯化钠、氯化钾、硝酸钾和硝酸钠中任意一种，总反应液电解盐浓度不小于0.02mol/Lo
[0009]与现有技术相比，本发明的优点是:1、本发明仅采用一步法就可以实现在石墨烯上对Pd和Fe2O3这两种不同属性纳米粒子进行同时负载；2、本发明制备工艺极其简单，条件在室温下即可实施，方便大规模工业生产；3、Pd纳米粒子、Fe2O3纳米粒子和GO可以根据实际需要进行任意调控；4、制备方法对纳米粒子的本质属性没有具体要求。
【附图说明】
[0010]附图1为Pd纳米粒子的扫描电镜图。
[0011]附图2为Fe2O3纳米粒子的扫描电镜图。
[0012]附图3为Pd-Fe2O3AX) (1:0.5)复合材料的扫描电镜图。
[0013]附图4为Pd和Fe2O3不同比例的Pd-Fe 203/G0复合材料以及电催化甲酸的循环伏安曲线图。
[0014]附图5为Pd和Fe2O3不同比例的Pd-Fe 203/G0复合材料电催化甲酸计时电流曲线图。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
[0016]本发明Pd-Fe2O3AX)三元复合材料的制备步骤如下:
[0017](I)氧化石墨烯的预处理
[0018]将制备好的或买来的1mg氧化石墨(GO)固体用超声分散在40mL蒸馏水中备用，溶度为0.25mg/mL，在需要使用GO时，先将GO溶液超声30min。
[0019](2) Pd纳米粒子的制备
[0020]利用现有技术制备Pd纳米粒子。称取0.177g抗坏血酸(AA)和溶于40mL蒸馏水中，再将溶液转移到150mL圆底烧瓶中，不断搅拌。然后在搅拌条件下利用2个恒压分液漏斗分别将1mL溶度为1mM的NaPdCl4溶液和1mLlOmM的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液滴入上述圆底烧瓶中，滴入速度为I滴/15s，待NaPdClJP CTAB滴完后再搅拌30min，后再用丙酮和乙醇的混合溶液离心洗涤，最后超声分散在60蒸馏水溶液中。其扫描电镜见附图1，Pd纳米粒子呈立方型。
[0021](3) Fe2O3纳米粒子的制备
[0022]利用现有技术制备Fe2O3纳米粒子。将0.25g的FeCl 3.6H20固体和0.025g的NaF固体溶于40mL蒸馏水中，搅拌均匀，再转移到高压釜内，在马弗炉内加热至220°C，持续60ho反应完成后冷却至室温，离心，并用蒸馏水洗涤，最后将产物超声分散在蒸馏水中，溶液呈沈红棕色，Fe2O3溶度为5Mm。其扫描电镜见附图2，Fe 203呈多面体。
[0023](4)Pd-Fe203/G0三元复合材料的制备
[0024]将3mL上述步骤⑵制备Pd纳米粒子、0.5mL溶度为5mM的Fe2O3纳米粒子和上述步骤(I)处理好的3mL溶度为0.25mg/mL的CO溶液放入反应容器中，磁力搅拌lOmin。待溶液中纳米粒子与GO充分混合分散后，快速向反应容器加入4mL溶度为0.5M的NaCl溶液，反应溶液中保持NaCl溶度为0.2M。反应液静置一段时间(大约1_2小时)，有片状沉淀析出。离心分离、洗涤，得到GO负载贵金属Pd和Fe2O3纳米粒子的三元复合材料，即Pd-Fe2O3/GOo Pd和Fe2O3纳米粒子摩尔比为1:0.5，记该复合材料为Pd-Fe 203/G0(l:0.5)。其扫描电镜见附图3，图中可以看到有明显的大多面体Fe2O3纳米粒子和小立方型Pd纳米粒子，说明Pd和Fe2O3纳米粒子成功负载在GO上。
[0025]实施例2
[0026]Pd-Fe203/G0(l:0.1)三元复合材料的制备
[0027]步骤(I)、(2)、和(3)与实施I相同。将步骤(4)中的0.1mL溶度为5mM的Fe2O3纳米粒子改为0.1mL溶度为5mM的Fe2O3纳米粒子，制备Pd-Fe 203/G0(1:0.1) ο实施例3
[0028]Pd-Fe203/G0 (1:0.3)三元复合材料的制备
[0029]步骤(I)、(2)、和(3)与实施I相同。将步骤(4)中的0.3mL溶度为5mM的Fe2O3纳米粒子改为0.1mL溶度为5mM的Fe2O3纳米粒子，制备Pd-Fe 203/G0 (1: 0.3)。实施例4
[0030]Pd-Fe203/G0 (1: 0.8)三元复合材料的制备
[0031]步骤(I)、(2)、和(3)与实施I相同。将步骤(4)中的0.8mL溶度为5mM的Fe2O3纳米粒子改为0.1mL溶度为5mM的Fe2O3纳米粒子，制备Pd-Fe 203/G0 (1: 0.8)。实施例5
[0032]Pd-Fe203/G0(l:1.0)三元复合材料的制备
[0033]步骤(I)、(2)、和(3)与实施I相同。将步骤(4)中的0.8mL溶度为5mM的Fe2O3纳米粒子改为0.1mL溶度为5mM的Fe2O3纳米粒子，制备Pd-Fe 203/G0(l: 1.0)。
[0034]将上述实施例1-5制备的二兀复合材料Pd_Fe203/G0进行后续处理，将所得的Pd-Fe203/G0重新超声分散再1mL蒸馏水中，向Pt_Cu0/G0溶液中加入2mL含有40mg硼氢化钠(NaBH4)的还原试剂，静置24h后，离心分离，得到产物Pd-Fe203/G0三元复合材料。对制得的Pd-Fe203/RG0三元复合材料与以同样负载方法对Pt纳米粒子负载得到的Pd/RGO材料进行电催化甲酸性能比对，证明Pd-Fe203/RG0三元复合材料对甲酸的电催化性能有很大的提高。其性能表征见附图4和附图5。
【主权项】
1.一种Pd-Fe 203/G0复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 将贵金属Pd和金属氧化物Fe2O3置于反应容器中，混合均匀；再向反应容器中加入载体G0，充分混合均匀；加入盐溶液，磁力搅拌lh，然后静置一段时间；待负载了纳米粒子的GO完全沉淀下来，离心分离、洗涤，得到多元复合材料Pd-Fe203/G0。
2.如权利要求1所述的Pd-Fe203/G0复合材料的制备方法，其特征在于，盐溶液为氯化钠、氯化钾、硝酸钾和硝酸钠中任意一种。
3.如权利要求1所述的Pd-Fe203/G0复合材料的制备方法，其特征在于，总反应液电解盐浓度不小于0.02mol/Lo
【专利摘要】本发明公开了一种Pd-Fe2O3/GO复合材料的制备方法。包括如下步骤：将贵金属Pd和金属氧化物Fe2O3置于反应容器中，混合均匀；再向反应容器中加入载体GO，充分混合均匀；加入盐溶液，磁力搅拌1h，然后静置一段时间；待负载了纳米粒子的GO完全沉淀下来，离心分离、洗涤，得到多元复合材料Pd-Fe2O3/GO。本发明制备过程简单，条件温和，应用广泛，有利于大规模工业生产；通过本发明制备的复合材料具有显著的纳米粒子协同效应，可以增强材料的使用性能。
【IPC分类】B01J23-89
【公开号】CN104841454
【申请号】CN201510194617
【发明人】卑凤利, 罗春平
【申请人】南京理工大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月22日