[发明专利]一种纳米金属或金属合金催化剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种石墨烯气凝胶负载纳米金属或金属合金催化剂及其制备方法，属于纳米材料应用以及催化技术领域，其特征在于以氧化石墨烯，金属化合物为前驱体，采用连续还原方法，获得小尺寸纳米金属以及纳米金属合金颗粒负载三维多孔石墨烯气凝胶催化剂。所述的催化剂中，纳米金属及纳米金属合金的种类选自Pt,Au,Ag,Pd,Ru,Rh,Pb,Fe,Co,Ni,Ir,Cu等；可以任意搭配种类，配比。纳米颗粒尺寸为2‑6 nm左右，并且均匀的分布在石墨烯片层上。同时，石墨烯被组装成三维多孔的气凝胶结构，孔径平均尺寸为1‑2微米，可以有高的比表面积，高的电子传输以及质量传输速率，阻止石墨烯以及纳米颗粒的团聚。该复合材料具有优异的催化性能，可以根据不同需要从而选择催化剂的组分。

主权项

一种纳米金属或金属合金催化剂的制备方法，所述的纳米金属或金属合金催化剂以氧化石墨烯，金属化合物为前驱体，采用连续还原方法，获得小尺寸纳米金属或纳米金属合金颗粒负载三维多孔石墨烯气凝胶催化剂；纳米颗粒原位生长在石墨烯片层上，并且均匀的分布在石墨烯片层上，颗粒尺寸为2‑6nm，而石墨烯片层同时被组装成三维多孔的气凝胶结构，孔径平均尺寸为1～2微米，有高的比表面积，高的电子传输以及质量传输速率，阻止石墨烯以及纳米颗粒的团聚，其特征在于步骤如下：1)将氧化石墨烯粉体溶解于去离子水中，获得均匀分散的氧化石墨烯水溶液，氧化石墨烯水溶液浓度为1mg/mL；2)将一定量质量分数为1.2％的PDDA水溶液加入1)中的氧化石墨烯水溶液中，超声分散后获得PDDA修饰后的氧化石墨烯水溶液；每毫升氧化石墨烯水溶液加入0～16微升的上述PDDA水溶液；3)将一定量的摩尔浓度为0.1mol/L的金属化合物前驱体水溶液加入2)中的PDDA修饰后的氧化石墨烯水溶液，超声分散；4)在超声的条件下，将一定量的强还原剂加入3)中获得混合溶液中，并持续超声反应10‑15min；强还原剂，选自下列群组：硼氢化钠，四氢呋喃硼烷，吡啶硼烷中任意一种，所选还原剂的用量为每毫升浓度为1mg/mL的氧化石墨烯溶液中加入0.005mmol～0.06mmol还原剂；5)将一定量的抗坏血酸加入4)混合溶液中，超声分散；6)将步骤5)所获的混合溶液密封后放入干燥箱中，一定温度下保温一定时间后获得石墨烯水凝胶负载纳米金属及合金颗粒的催化剂，经过冷冻干燥或超临界二氧化碳干燥后，即可获得石墨烯气凝胶负载纳米金属及合金颗粒催化剂。