钯/纳米石墨片复合材料的制备及其对甲醇的电催化性能
发布时间：2021-07-21 07:40
用改进的Hummers方法和机械剥离法制备纳米石墨片,以硼氢化钠为还原剂,采用一步法制备蠕虫状Pd纳米颗粒/纳米石墨片。结果表明这种新型的纳米石墨片的制备方法简单快速、温和高效。11.5 nm的Pd纳米颗粒能良好地分散在纳米石墨片上,且复合材料在碱性条件下对甲醇具有良好的催化活性和抗毒化性能,比相同条件下制备出的Pd负载在传统的改进Hummers方法制备的氧化石墨烯和商业炭黑Vulcan XC-72的催化性能更佳。
【文章来源】：化工学报. 2017,68(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
Ramanshift/cm-}石墨、GON和Pd/GN的拉曼光谱图
纳米石墨片，也有可能是制备的单层石墨烯又重新堆叠在一起。从Pd/GN的XRD谱图中也可以清楚地观察到2θ为39.6°、45.5°和66.8°处的衍射峰，他们分别对应于Pd的面心立方结构的(111)、（200)和(220)晶面衍射峰。这说明还原剂硼氢化钠的加入，使得钯的前体和氧化纳米石墨片被成功地还原成钯纳米颗粒与纳米石墨片，也证明成功地制备出了Pd/GN复合纳米材料。2.2.3Pd/GN复合材料的TEM分析用透射电镜可以直接观察复合材料的形貌。图3～图5是Pd/GN、图2石墨、GON和Pd/GN的XRD谱图Fig.2XRDpatternsofgraphite,GONandPd/GN图3Pd/GN在不同放大倍率下的TEM图像以及Pd纳米颗粒的粒径分布Fig.3TEMimagesofPd/GNatdifferentmagnificationandsizedistributionofPdnanoparticlesPd/ROG和Pd/Vulcan在不同放大倍率下的TEM图像。由图3(a)、(b)可见，蠕虫状的Pd纳米颗粒均匀地分布在纳米石墨片上，其中可以清晰地看到纳米石墨片是由多层石墨烯堆叠而成的。图3(c)为Pd
化工学报第68卷·4402·纳米颗粒的粒径分布，可以得出Pd纳米颗粒在纳米石墨片表面分布的平均粒径约为11.5nm。由图4可以看到，相比于Pd/GN，Pd/ROG复合材料中Pd的形貌不均一，并且粒径分布较分散。说明这种新方法制备纳米石墨片Pd/GN比传统的Hummers法制备的石墨烯的复合材料Pd/ROG可能具有更好的稳定性。由图5可以看到，Pd/Vulcan中Pd的粒径分布比较均一，体现了商业炭黑的稳定性，但是Pd纳米颗粒的粒径普遍较校由此可见，NaBH4成功地将钯前体还原成Pd纳米颗粒。这种小尺寸的蠕虫状的Pd纳米颗粒之所以能够均匀地固定在纳米石墨片上是因为在预氧化石墨的过程中，引入的—COOH和C—OH等官能团易与带正电荷的Pd2+结合形成稳定的化学键[25]。这也是制备纳米石墨片时先将石墨预氧化的原因之一。此外，这种细小的贵金属颗粒均匀稳定地负载在纳米石墨片表面，能有效地增强电化学活性面积，提高其对甲醇的电催化性能[18]。2.2.4Pd/GN复合材料的电化学分析为了研究Pd/GN复合材料的电化学性能，将其修饰的玻碳电极对甲醇的电催化氧化进行了测试，同时将其电化学性能与同种方法制备出的不同载体负载Pd纳米颗粒复合材料进行了对比。图6为Pd/GN、Pd/ROG和Pd/Vulcan在氮气饱和的1.0mol·L1NaOH溶液中的循环伏安曲线，扫描区间为0.9～1.2V(vsAg/AgCl)，扫描速度为100mV·s1。图中所示，在正扫范围内，大约在0.4V附近有一处肩峰，对应于氢的解吸峰和吸附峰，在0.2～0.4V左右出现的氧化峰是催化剂表面形成的Pd的氧化层引起的；在回扫过程中，0.4～0.3V之间的强峰则是PdO的还原峰，再往负电位偏移出现的肩峰则来源于水的进一步还原形成氢的吸附和解吸峰。催化剂Pd图4Pd/ROG在不同放大倍率下的TEM图像以及Pd纳米颗
本文编号：3294611
【文章来源】：化工学报. 2017,68(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
Ramanshift/cm-}石墨、GON和Pd/GN的拉曼光谱图
纳米石墨片，也有可能是制备的单层石墨烯又重新堆叠在一起。从Pd/GN的XRD谱图中也可以清楚地观察到2θ为39.6°、45.5°和66.8°处的衍射峰，他们分别对应于Pd的面心立方结构的(111)、（200)和(220)晶面衍射峰。这说明还原剂硼氢化钠的加入，使得钯的前体和氧化纳米石墨片被成功地还原成钯纳米颗粒与纳米石墨片，也证明成功地制备出了Pd/GN复合纳米材料。2.2.3Pd/GN复合材料的TEM分析用透射电镜可以直接观察复合材料的形貌。图3～图5是Pd/GN、图2石墨、GON和Pd/GN的XRD谱图Fig.2XRDpatternsofgraphite,GONandPd/GN图3Pd/GN在不同放大倍率下的TEM图像以及Pd纳米颗粒的粒径分布Fig.3TEMimagesofPd/GNatdifferentmagnificationandsizedistributionofPdnanoparticlesPd/ROG和Pd/Vulcan在不同放大倍率下的TEM图像。由图3(a)、(b)可见，蠕虫状的Pd纳米颗粒均匀地分布在纳米石墨片上，其中可以清晰地看到纳米石墨片是由多层石墨烯堆叠而成的。图3(c)为Pd
化工学报第68卷·4402·纳米颗粒的粒径分布，可以得出Pd纳米颗粒在纳米石墨片表面分布的平均粒径约为11.5nm。由图4可以看到，相比于Pd/GN，Pd/ROG复合材料中Pd的形貌不均一，并且粒径分布较分散。说明这种新方法制备纳米石墨片Pd/GN比传统的Hummers法制备的石墨烯的复合材料Pd/ROG可能具有更好的稳定性。由图5可以看到，Pd/Vulcan中Pd的粒径分布比较均一，体现了商业炭黑的稳定性，但是Pd纳米颗粒的粒径普遍较校由此可见，NaBH4成功地将钯前体还原成Pd纳米颗粒。这种小尺寸的蠕虫状的Pd纳米颗粒之所以能够均匀地固定在纳米石墨片上是因为在预氧化石墨的过程中，引入的—COOH和C—OH等官能团易与带正电荷的Pd2+结合形成稳定的化学键[25]。这也是制备纳米石墨片时先将石墨预氧化的原因之一。此外，这种细小的贵金属颗粒均匀稳定地负载在纳米石墨片表面，能有效地增强电化学活性面积，提高其对甲醇的电催化性能[18]。2.2.4Pd/GN复合材料的电化学分析为了研究Pd/GN复合材料的电化学性能，将其修饰的玻碳电极对甲醇的电催化氧化进行了测试，同时将其电化学性能与同种方法制备出的不同载体负载Pd纳米颗粒复合材料进行了对比。图6为Pd/GN、Pd/ROG和Pd/Vulcan在氮气饱和的1.0mol·L1NaOH溶液中的循环伏安曲线，扫描区间为0.9～1.2V(vsAg/AgCl)，扫描速度为100mV·s1。图中所示，在正扫范围内，大约在0.4V附近有一处肩峰，对应于氢的解吸峰和吸附峰，在0.2～0.4V左右出现的氧化峰是催化剂表面形成的Pd的氧化层引起的；在回扫过程中，0.4～0.3V之间的强峰则是PdO的还原峰，再往负电位偏移出现的肩峰则来源于水的进一步还原形成氢的吸附和解吸峰。催化剂Pd图4Pd/ROG在不同放大倍率下的TEM图像以及Pd纳米颗
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