專利名稱：一種Pd/石墨烯納米電催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化劑的制備方法，尤其涉及一種Pd/石墨烯納米電催化劑的制
備方法。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種不經(jīng)過(guò)燃燒直接以化學(xué)反應(yīng)的方式將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量裝置，具有能量轉(zhuǎn)化密度高、污染小、燃料多樣化、可靠性高、噪音低及便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，己受到世界各國(guó)的高度重視。其中直接甲醇燃料電池的研究更令人關(guān)注。它可用于動(dòng)力電源、移動(dòng)電話和膝上型電腦電源等等，被認(rèn)為最有可能得到大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的替代能源技術(shù)之一。但是直接甲醇燃料電池的陽(yáng)極催化劑存在電催化活性低，并且在電催化氧化甲醇的同時(shí)產(chǎn)生的CO可以使催化劑中毒，從而大幅度降低電池的性能。因此，提高催化劑的電催化活性和抗中毒的能力己成為燃料電池研究急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。研究認(rèn)為Pd比Pt具有更好的抗CO毒性，但是目前的制備方法制備的Pd基催化劑比表面積小，導(dǎo)致Pd顆粒增大，降低了催化劑的性能，因此，需要尋找新型有效的制備方法，來(lái)控制Pd顆粒的大小，提聞催化劑的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯負(fù)載Pd納米催化劑的制備方法，采用該方法制備的Pd/石墨烯納米電催化劑能大幅度提高對(duì)甲醇和氧氣的催化效率。通過(guò)電化學(xué)檢測(cè)表明，Pd/石墨烯納米電催化劑有效提高了 Pd催化劑的利用率和催化性能。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種Pd/石墨烯納米電催化劑的制備方法，包括以下步驟為:(I)石墨烯的制備:將1.0g石墨和1.0g NaNO3加至46mL濃度為98%的H2SO4溶液中，冰浴機(jī)械攪拌20分鐘后，緩慢加入6.0g KMnO4和80mL 二次蒸餾水，控制溫度為90°C，繼續(xù)攪拌25分鐘后，再向反應(yīng)體系中加入200mL 二次蒸餾水并緩慢加入6mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)30wt%H202溶液，趁熱過(guò)濾，用二次蒸餾水清洗至濾液為中性，將所得產(chǎn)物分散到300mL 二次蒸餾水中，超聲1.5小時(shí)，即制得均勻分散的單片石墨烯；(2)石墨烯的功能化:把21mg石墨烯分散在50mL ImolL-1NaCl浴液中，超聲0.8小時(shí)，再加入80mg聚二烯丙基二甲基氯化銨，繼續(xù)超聲2小時(shí)；然后將反應(yīng)液離心并用二次蒸餾水清洗，離心清洗轉(zhuǎn)速為8100 11000r/min，離心時(shí)間為3.5-5.5分鐘，產(chǎn)物在40°C條件下真空干燥48小時(shí)，得到聚二烯丙基二甲基氯化銨功能化的石墨烯；(3)石墨烯負(fù)載Pd納米催化劑的制備:把10.8mg功能化的石墨烯分散在30mL 二次蒸餾水中，超聲35分鐘，再加入10.8 91.8mg H2PdCl6,繼續(xù)超聲35分鐘，接著在磁力攪拌條件下，緩慢加入0.05M NaBH0溶液，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為200 350r/min攪拌2.5小時(shí)后，將所得產(chǎn)物離心并用二次蒸餾水清洗，產(chǎn)物在40°C條件下真空干燥48小時(shí)，即制得Pd/石墨烯納米電催化劑。
所述Pd/石墨烯納米電催化劑中Pd的質(zhì)量百分含量為3 25%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于石墨烯比表面積大，孔隙分布均勻，本發(fā)明的Pd/石墨烯納米電催化劑表現(xiàn)出很高的催化活性和抗CO毒能力。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(I)石墨烯制備:將1.0g石墨和1.0g NaNO3加至46mL濃度為98%的H2SO4溶液中，冰浴機(jī)械攪拌30分鐘后，緩慢加入6.0gKMnO40和80mL 二次蒸餾水，控制溫度為90°C，繼續(xù)攪拌25分鐘后，再向反應(yīng)體系中加入200mL 二次蒸餾水并緩慢加入6mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)30wt%H202溶液，趁熱過(guò)濾，用二次蒸餾水清洗至濾液為中性，將所得產(chǎn)物分散到500mL 二次蒸餾水中，超聲波功率為180W 230W，超聲1.5小時(shí)，即制得均勻分散的單片石墨烯。(2)石墨烯的功能化:把2 Img石墨烯分散在50mL I mo I L^1NaCl溶液中，超聲I小時(shí)，再加入80mg聚二烯丙基二甲基氯化銨，繼續(xù)超聲1.5小時(shí)；然后將反應(yīng)液離心并用二次蒸餾水清洗，產(chǎn)物在40°C條件下真空干燥48小時(shí)，得到功能的化石墨烯。(3)石墨烯負(fù)載Pd納米催化劑的制備:把10.8mg功能化的石墨烯分散在30mL 二次蒸餾水中，超聲35分鐘，再加入10.8 91.8mg H2PdCl6,繼續(xù)超聲35分鐘，接著在磁力攪拌條件下，緩慢加入0.05M NaBH0溶液，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為200 350r/min攪拌2.5小時(shí)后，將所得產(chǎn)物離心并用二次蒸餾水清洗，產(chǎn)物在40°C條件下真空干燥48小時(shí)，即制得Pd/石墨烯納米電催化劑。實(shí)施 例2不同Pd負(fù)載量Pd/石墨烯納米電催化劑的制備:把功能的化石墨烯(10.8mg)分散在 30mL 二次蒸懼水中，超聲 35min,再分別加入 10.8mg> 16.2mg、27.0mg、37.8mg、64.0mg>91.8mg H2PtCl6,繼續(xù)超聲35min，接著在磁力攪拌條件下，緩慢加入NaBH4 (0.05M)溶液，磁力攪拌2.5h后，將所得到的產(chǎn)物離心用二次蒸餾水清洗，產(chǎn)物在40°C條件下，真空干燥48h，制得Pd/石墨烯納米電催化劑，其中，Pd的質(zhì)量百分含量分別為3%、5%、10%、15%、20%、25%。
權(quán)利要求
1.一種Pd/石墨烯納米電催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟為: (1)石墨烯的制備:將1.0g石墨和1.0g NaNO3加至46mL濃度為98%的H2SO4溶液中，冰浴機(jī)械攪拌20分鐘后，緩慢加入6.0g KMnO4和80mL 二次蒸餾水，控制溫度為90°C，繼續(xù)攪拌25分鐘后，再向反應(yīng)體系中加入200mL 二次蒸餾水并緩慢加入6mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)30wt%H202溶液，趁熱過(guò)濾，用二次蒸餾水清洗至濾液為中性，將所得產(chǎn)物分散到300mL 二次蒸餾水中，超聲1.5小時(shí)，即制得均勻分散的單片石墨烯； (2)石墨烯的功能化:把21mg石墨烯分散在50mLImoir1NaCl浴液中，超聲0.8小時(shí)，再加入SOmg聚二烯丙基二甲基氯化銨，繼續(xù)超聲2小時(shí)；然后將反應(yīng)液離心并用二次蒸餾水清洗，離心清洗轉(zhuǎn)速為8100 11000r/min，離心時(shí)間為3.5 5.5分鐘，產(chǎn)物在40。。條件下真空干燥48小時(shí)，得到聚二烯丙基二甲基氯化銨功能化的石墨烯； (3)石墨烯負(fù)載Pd納米催化劑的制備:把10.8mg功能化的石墨烯分散在30mL 二次蒸餾水中，超聲35分鐘，再加入10.8 91.8mg H2PdCl6，繼續(xù)超聲35分鐘，接著在磁力攪拌條件下，緩慢加入0.05M NaBH0溶液，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為200 350r/min攪拌2.5小時(shí)后，將所得產(chǎn)物離心并用二次蒸餾水清洗，產(chǎn)物在40°C條件下真空干燥48小時(shí)，即制得Pd/石墨烯納米電催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種Pd/石墨烯納米電催化劑的制備方法，其特征在于，所述催化劑中Pd的質(zhì)量百分含量為3 25%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種Pd/石墨烯納米電催化劑的制備方法，它包括石墨烯的制備，石墨烯的功能化以及石墨烯負(fù)載Pd納米等步驟。由于石墨烯比表面積大，孔隙分布均勻，本發(fā)明的Pd/石墨烯納米電催化劑表現(xiàn)出很高的催化活性和抗CO毒能力。
文檔編號(hào)H01M4/92GK103120938SQ20131006847
公開(kāi)日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者銀鳳翔, 陳標(biāo)華, 姚昶旭 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)常州先進(jìn)材料研究院