用改進的Hummers方法和機械剝離法制備納米石墨片,以硼氫化鈉為還原劑,采用一步法制備蠕蟲狀Pd納米顆粒/納米石墨片。結果表明這種新型的納米石墨片的制備方法簡單快速、溫和高效。11.5 nm的Pd納米顆粒能良好地分散在納米石墨片上,且復合材料在堿性條件下對甲醇具有良好的催化活性和抗毒化性能,比相同條件下制備出的Pd負載在傳統(tǒng)的改進Hummers方法制備的氧化石墨烯和商業(yè)炭黑Vulcan XC-72的催化性能更佳。 

【文章來源】：化工學報. 2017,68(11)北大核心EICSCD

【文章頁數】：9 頁

【部分圖文】：

Ramanshift/cm-}石墨、GON和Pd/GN的拉曼光譜圖

納米石墨片，也有可能是制備的單層石墨烯又重新堆疊在一起。從Pd/GN的XRD譜圖中也可以清楚地觀察到2θ為39.6°、45.5°和66.8°處的衍射峰，他們分別對應于Pd的面心立方結構的(111)、（200)和(220)晶面衍射峰。這說明還原劑硼氫化鈉的加入，使得鈀的前體和氧化納米石墨片被成功地還原成鈀納米顆粒與納米石墨片，也證明成功地制備出了Pd/GN復合納米材料。2.2.3Pd/GN復合材料的TEM分析用透射電鏡可以直接觀察復合材料的形貌。圖3～圖5是Pd/GN、圖2石墨、GON和Pd/GN的XRD譜圖Fig.2XRDpatternsofgraphite,GONandPd/GN圖3Pd/GN在不同放大倍率下的TEM圖像以及Pd納米顆粒的粒徑分布Fig.3TEMimagesofPd/GNatdifferentmagnificationandsizedistributionofPdnanoparticlesPd/ROG和Pd/Vulcan在不同放大倍率下的TEM圖像。由圖3(a)、(b)可見，蠕蟲狀的Pd納米顆粒均勻地分布在納米石墨片上，其中可以清晰地看到納米石墨片是由多層石墨烯堆疊而成的。圖3(c)為Pd

化工學報第68卷·4402·納米顆粒的粒徑分布，可以得出Pd納米顆粒在納米石墨片表面分布的平均粒徑約為11.5nm。由圖4可以看到，相比于Pd/GN，Pd/ROG復合材料中Pd的形貌不均一，并且粒徑分布較分散。說明這種新方法制備納米石墨片Pd/GN比傳統(tǒng)的Hummers法制備的石墨烯的復合材料Pd/ROG可能具有更好的穩(wěn)定性。由圖5可以看到，Pd/Vulcan中Pd的粒徑分布比較均一，體現了商業(yè)炭黑的穩(wěn)定性，但是Pd納米顆粒的粒徑普遍較校由此可見，NaBH4成功地將鈀前體還原成Pd納米顆粒。這種小尺寸的蠕蟲狀的Pd納米顆粒之所以能夠均勻地固定在納米石墨片上是因為在預氧化石墨的過程中，引入的—COOH和C—OH等官能團易與帶正電荷的Pd2+結合形成穩(wěn)定的化學鍵[25]。這也是制備納米石墨片時先將石墨預氧化的原因之一。此外，這種細小的貴金屬顆粒均勻穩(wěn)定地負載在納米石墨片表面，能有效地增強電化學活性面積，提高其對甲醇的電催化性能[18]。2.2.4Pd/GN復合材料的電化學分析為了研究Pd/GN復合材料的電化學性能，將其修飾的玻碳電極對甲醇的電催化氧化進行了測試，同時將其電化學性能與同種方法制備出的不同載體負載Pd納米顆粒復合材料進行了對比。圖6為Pd/GN、Pd/ROG和Pd/Vulcan在氮氣飽和的1.0mol·L1NaOH溶液中的循環(huán)伏安曲線，掃描區(qū)間為0.9～1.2V(vsAg/AgCl)，掃描速度為100mV·s1。圖中所示，在正掃范圍內，大約在0.4V附近有一處肩峰，對應于氫的解吸峰和吸附峰，在0.2～0.4V左右出現的氧化峰是催化劑表面形成的Pd的氧化層引起的；在回掃過程中，0.4～0.3V之間的強峰則是PdO的還原峰，再往負電位偏移出現的肩峰則來源于水的進一步還原形成氫的吸附和解吸峰。催化劑Pd圖4Pd/ROG在不同放大倍率下的TEM圖像以及Pd納米顆


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