纳米贵金属催化剂作为纳米材料的重要组成部分,将贵金属独特的物化性质与纳米材料的特殊性能有机结合,对提高化学反应的速率以及转化率具有重要意义。
石墨烯是一种含氧丰富的二维碳片层结构材料,由于其具有优异的电子迁移率、热导性能和高比表面积而受到人们的广泛关注。因此,石墨烯被广泛用作纳米贵金属催化剂载体,理论和实验研究都证明了石墨烯能够大大增加贵金属纳米粒子的催化性能。同时存在石墨烯层间的贵金属纳米粒子正好起到分离临近石墨烯片层,防止发生团聚的作用。但在实际的催化反应体系中,由于石墨烯材料本身的理化性质导致过滤和离心效果极差,因此目前报道的石墨烯/ 贵金属纳米复合催化剂仍存在难以分离和回收的问题,从而严重制约了其实际应用。磁性纳米粒子是集纳米材料和磁性材料于一身的新型功能材料。一方面磁性纳米粒子的粒径具有纳米尺寸,可使得催化剂在液相中均匀分散,大大提高反应物向催化剂表面的扩散速率和反应速率。另一方面,磁性纳米粒子还具有超顺磁性,在外加磁场的作用下可以从反应体系快速分离出来。将磁性纳米粒子负载在石墨烯表面上,制备的磁性石墨烯结合了石墨烯和磁性纳米颗粒的优点,有利于固液分离。将钯纳米粒子负载到磁性石墨烯上,既能保持纳米钯优秀的催化活性,也能解决其容易团聚失活,难以分离和回收的问题。
一种磁性石墨烯负载钯纳米复合催化剂的制备方法,其特征在于:
(1) 将0.1 ~ 0.5 重量份氧化石墨烯加入到100 ~ 400 重量份的去离子水中,超声分散处理2h,加入到由0.5 ~ 5.0 重量份的二价镍盐,1.5 ~ 10.0 重量份的三价铁盐以及100 ~200 重量份聚乙二醇/ 去离子水的溶液,将混合物搅拌2h,随后缓慢调节溶液反应体系pH值至碱性,转移该混合溶液至水热反应釜,然后加热至100 ~ 180℃并且保持10h。反应结束自然冷却到室温,将反应产物过滤,用去离子水和乙醇淋洗,得到铁酸镍氧化石墨烯复合物。
(2) 将所述0.1 ~ 0.5 重量份上述铁酸镍氧化石墨烯复合物加入到100 ~ 400 重量份的去离子水中,超声分散处理2h,加入0.1 ~ 0.5 重量份钯源,再加入0.01 ~ 0.1 重量份的硼氢化钠,转移该混合溶液至水热反应釜,然后加热至100 ~ 180℃并且保持4h,反应结束自然冷却到室温,将反应产物过滤,即得到目标产物铁酸镍石墨烯负载钯纳米复合催化剂。