一種磁性石墨烯基鉑-鎳雙金屬催化劑及其制備方法，催化劑是在石墨烯載體上負載粒徑為10～20nm的鉑-鎳合金型雙金屬納米顆粒，且催化劑在15℃～35℃下的飽和磁化強度為8～13emu/g，以催化劑總質量的百分比計，石墨烯75～85wt％，鉑金屬1.5％～3.6％wt％，鎳金屬12.8～22.5wt％，各組分質量百分數(shù)之和為100％。方法：配制氧化石墨烯單寧酸復合水溶液；加入鎳金屬離子溶液，調節(jié)pH至9～10；加入還原劑攪拌反應；洗滌至上層清液pH為6.5～7，取下層沉淀制得磁性石墨烯基鉑-鎳雙金屬催化劑。本發(fā)明專利技術在外加磁場的情況下，能夠較為徹底地從反應體系中分離出來，此回收過程簡便高效。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種催化劑。特別是涉及一種。
技術介紹
金屬/石墨烯納米復合材料在催化領域的應用十分廣泛。石墨烯不僅具有良好的導電導熱性和熱穩(wěn)定性，且結構穩(wěn)定。其中部分還原的石墨烯或改性石墨烯表面具有一定量的含氧官能團，這些基團可以充當金屬納米顆粒的成核中心，促使其生長。石墨烯的標準二維結構意味著兩倍的比表面積，活性位的增多導致了金屬負載量的增加，同時減少了金屬納米顆粒的團聚。反應物能從上下兩面與催化活性成分相接觸，從而大大提高反應速率。目前所研宄的金屬催化范疇內，貴金屬在其中占主要地位，石墨烯的引入大大地降低了貴金屬的消耗量，催化劑成本得到有效降低，這對催化劑的規(guī)模生產(chǎn)及其工業(yè)化具有重大的意義。目前，石墨烯負載雙金屬的相關研宄報道相對較少。很多情況下，在某種純金屬納米顆粒中引入第二種金屬，形成合金、核殼或其他特殊結構的雙金屬納米顆粒，會展現(xiàn)出比單金屬更強的催化活性、反應選擇性以及抗中毒能力，這些優(yōu)異的性能歸根于兩種金屬的電子配位作用所帶來的協(xié)同強化。Graphene decorated with PtAu alloynanoparticles: facile synthesis and promising applicat1n for formic acidoxidat1n, Chem.Mat., 2011，23 (5): 1079-1081中采用兩步法制備了石墨稀基金鉬合金型催化劑納米合金復合催化劑，所制得的復合催化劑在甲醇氧化反應中展現(xiàn)了良好的催化活性。Three-dimens1nal Pt-on-Pd bimetallic nanodendrites supported on graphenenanosheet: facile synthesis and used as an advanced nanoelectrocatalyst formethanol oxidat1n, Acs Nano, 2009, 4(1):547-555 中合成了石墨稀負載三維枝狀 Pt/Pd納米復合材料，并且被作為一種先進的納米電催化劑應用于甲醇氧化反應中。雖然石墨烯負載的金屬納米復合物可以作為良好的非均相催化劑，但所負載金屬多為如金、銀、鈀、鉑等貴金屬，這些納米催化劑在液相反應體系中的回收困難。因此，利用磁性對石墨烯基金屬催化劑進行回收為催化劑的再利用提供了一個簡單快捷的途徑。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術所要解決的技術問題是，提供一種可利用磁性進行回收循環(huán)使用的。本專利技術所采用的技術方案是:一種磁性石墨烯基鉑-鎳雙金屬催化劑，該催化劑是以石墨稀為載體，在石墨稀載體上負載粒徑為10?20nm的鉬-镲合金型雙金屬納米顆粒，所述的鉑-鎳合金型雙金屬納米顆粒為活性位點，其中鎳金屬提供磁性，且所述催化劑在15°C?35°C下的飽和磁化強度為8?13emu/g，以所述催化劑總質量的百分比計，石墨稀75?85wt%，鉑金屬L 5%?3.6% wt%，鎳金屬12.8?22.5wt%，各組分質量百分數(shù)之和為100%。一種磁性石墨烯基鉑-鎳雙金屬催化劑的制備方法，包括如下步驟:I)在濃度為0.8?1.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液中按氧化石墨烯與單寧酸質量比為1:1的比例加入濃度為3?5mg/mL的單寧酸作為穩(wěn)定劑，超聲混合、離心至上層清液無單寧酸，取下層沉淀得到氧化石墨烯單寧酸混合物，按氧化石墨烯與蒸餾水質量比為1:8?12的比例將得到的氧化石墨烯單寧酸混合物超聲分散于蒸餾水中，得到氧化石墨烯單寧酸復合水溶液；2)取步驟I)所制備的氧化石墨烯單寧酸復合水溶液，按氧化石墨烯、鉑金屬和鎳金屬的質量比為1:0.018?0.048:0.16?0.32的比例，向氧化石墨烯單寧酸復合水溶液中加入鉑金屬離子濃度為I?2mmol/L的鉑金屬離子溶液，加入鎳金屬離子濃度為8?12mmol/L的镲金屬離子溶液，用氫氧化鈉、氫氧化鉀調節(jié)pH至9?10 ;3)按以步驟2)中所加入的鎳金屬的摩爾比計1:2?3的量加入濃度為0.1?0.3mmol/mL的還原劑，在15?35°C下攪拌反應15?60min ；4)用去離子水離心洗滌至上層清液pH為6.5?7，取下層沉淀在-50°C下凍干，制得磁性石墨烯基鉑-鎳雙金屬催化劑。所述的鉑金屬離子溶液是氯鉑酸或四氯亞鉑酸鉀水溶液。所述的鎳金屬離子溶液是硝酸鎳或硫酸鎳水溶液。所述的還原劑是水合肼、硼氫化鈉和抗壞血酸其中的一種或幾種。本專利技術的，所制備的磁性石墨烯基鉑-鎳雙金屬催化劑，在外加磁場的情況下，能夠較為徹底地從反應體系中分離出來，此回收過程簡便高效。此外，本專利技術采用簡單的一步法進行催化劑制備，反應條件溫和，成本低廉，整個制備過程均在常溫中進行，且無需高溫、高壓。【附圖說明】圖1是實施例1所制備的磁性石墨烯基鉑-鎳雙金屬催化劑的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；圖2是實施例1所制備的磁性石墨烯基鉑-鎳雙金屬催化劑的透射電子顯微鏡(TEM)圖；圖3是實施例1所制備的磁性石墨烯基鉑-鎳雙金屬催化劑在300K下的磁滯回線；圖4是實施例1所制備的催化劑對實施例5所述催化反應的紫外吸收譜圖?！揪唧w實施方式】下面結合實施例和附圖對本專利技術的做出詳細說明。本專利技術的磁性石墨烯基鉑-鎳雙金屬催化劑，是以石墨烯為載體，在石墨烯載體上負載粒徑為10?20nm的鉬-镲合金型雙金屬納米顆粒，所述的鉬-镲合金型雙金屬納米顆粒為活性位點，其中鎳金屬提供磁性，且所述催化劑在15°C?35°C下的飽和磁化強度為8?13emu/g，以所述催化劑總質量的百分比計，石墨稀75?85wt%，鉬金屬1.5%?3.6%Wt %，鎳金屬12.8?22.5wt%，各組分質量百分數(shù)之和為100%。本專利技術的磁性石墨烯基鉑-鎳雙金屬催化劑的制備方法，包括如下步驟:I)在濃度為0.8?1.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液中按氧化石墨烯與單寧酸質量比為1:1的比例加入濃度為3?5mg/mL的單寧酸作為穩(wěn)定劑，超聲混合、離心至上層清液無單寧酸，取下層沉淀得到氧化石墨烯單寧酸混合物，按氧化石墨烯與蒸餾水質量比為1:8?12的比例將得到的氧化石墨烯單寧酸混合物超聲分散于蒸餾水中，得到氧化石墨烯單寧酸復合水溶液；2)取步驟I)所制備的氧化石墨烯單寧酸復合水溶液，按以氧化石墨烯、鉑金屬和鎳金屬的質量比為1:0.018?0.048:0.16?0.32的比例，向氧化石墨烯單寧酸復合水溶液中加入鉑金屬離子濃度為I?2mmol/L的鉑金屬離子溶液，所述的鉑金屬離子溶液是氯鉑酸或四氯亞鉑酸鉀水溶液，加入鎳金屬離子濃度為8?12mmol/L的鎳金屬離子溶液，所述的鎳金屬離子溶液是硝酸鎳或硫酸鎳水溶液，用氫氧化鈉、氫氧化鉀調節(jié)pH至9?10 ;3)按以步驟2)中所加入的鎳金屬的摩爾比計1:2?3的量加入濃度為0.1?0.3mmol/mL的還原劑，所述的還原劑是水合肼、硼氫化鈉和抗壞血酸其中的一種或幾種，在15?35°C下攪拌反應15?60min ；4)用去離子水離心洗滌至上層清液pH為6.5?7，取下層沉淀在_50°C下凍干，制得磁性石墨烯基鉑-鎳雙金屬催化劑。下面給出具體實例:首先制作氧化石墨烯溶液:將230mL質量分數(shù)為98%的濃硫酸冷卻至O?5°C，加入1g石墨和5g硝酸鈉，O?5°C下攪拌本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種磁性石墨烯基鉑?鎳雙金屬催化劑，其特征在于，該催化劑是以石墨烯為載體，在石墨烯載體上負載粒徑為10～20nm的鉑?鎳合金型雙金屬納米顆粒，所述的鉑?鎳合金型雙金屬納米顆粒為活性位點，其中鎳金屬提供磁性，且所述催化劑在15℃～35℃下的飽和磁化強度為8～13emu/g，以所述催化劑總質量的百分比計，石墨烯75～85wt％，鉑金屬1.5％～3.6％wt％，鎳金屬12.8～22.5wt％，各組分質量百分數(shù)之和為100％。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：范曉彬，劉茹，朱遠蹠，張國亮，張鳳寶，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發(fā)明
國別省市：天津;12
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