碳量子点负载型钯纳米复合材料及其制备方法和用途与流程

本发明涉及纳米复合材料技术领域，具体涉及一种碳量子点负载型钯纳米复合材料的高效制备方法。

技术背景

钯碳催化剂是将金属钯负载到碳材料里形成负载型的一种催化剂，广泛应用于化工行业。负载钯的载体有的可能是椰壳，有的可能是煤质炭，也有的是人造纤维炭，更有可能是纳米碳载体。表面的钯是催化剂真正的活性中心，但是载体也起着很大的作用，钯能多大程度的被利用还得看钯碳的载体是否有利于促进反应物与活性中心很好的接触，因此，载体碳的类型，物化性质对钯碳催化剂的影响非常重要；而且钯炭的使用性能方面，钯和载体之间的相互作用力决定了催化剂的负载牢度，耐用性和回收率。目前市场上所使用的钯碳催化剂中，钯在碳载体上的负载方式主要是物理附着，在使用过程中钯的损失较大([1]吕美英,董广,陈慧容,等.钯/碳纳米球复合材料的制备及对甲酸的电催化氧化[j].齐鲁工业大学学报,2016,30(6):12-16；[2]garcía-suárezej,larap,garcíaab,etal.efficientandrecyclablecarbon-supportedpdnanocatalystsforthesuzuki–miyaurareactioninaqueous-basedmedia:microwavevsconventionalheating[j].appliedcatalysisageneral,2013,468(13):59-67；[3]焦建丽,黄龙江,滕大为.无机物负载型钯催化剂的研究进展[j].化学与生物工程,2010,27(3):4-8.)。

技术实现要素：

本发明的目的是针对目前钯碳催化剂存在的问题，提供一种碳量子点负载型钯纳米复合材料及其制备方法和用途。

本发明提供的一种碳量子点负载型钯纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：配制浓度0.02-0.5mg/ml的钯前驱体水溶液和浓度2-5mg/ml的壳聚糖水溶液，钯前驱体和壳聚糖按质量比1：100-1：10加入到反应釜中，在100-200℃条件下反应0.5-10小时得到碳量子点负载型钯纳米复合材料。

所述壳聚糖有低粘度、中粘度和高粘度，本发明优选低粘度壳聚糖。

所述钯前驱体为硝酸钯、醋酸钯或氯化钯，优选价格便宜的氯化钯。

所述反应温度优选为180℃。

所述反应时间优选为3小时。

以上制备的碳量子点负载型钯纳米复合材料具有电催化活性，可应用于甲醇电催化氧化反应中。

与现有技术相比本发明的有益效果：本发明采用一步水热法合成碳量子点负载型钯纳米复合材料，方法简单，条件可控，容易定量地控制纳米材料中钯的含量和分布。而且，在所制备的纳米材料，钯纳米颗粒均匀、性能稳定，是一种优良的钯碳纳米复合催化剂材料，可用于甲醇电催化氧化反应中。

附图说明

图1为不含氯化钯水溶液的碳量子点的透射电镜图

图2为实施例1的碳量子点负载钯纳米材料的透射电镜图

图3为实施例1的碳量子点负载钯纳米材料的edx表征

图4为实施例1的碳量子点负载钯纳米催化剂对甲醇的电催化氧化循环伏安图

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1

将10ml浓度为2mg/ml的壳聚糖水溶液和10ml浓度为0.2mg/ml的氯化钯水溶液，加入到反应釜中，在180℃条件下反应3小时，即合成碳量子点负载型钯纳米复合材料。

图2为碳量子点负载钯纳米材料透射电镜图，从图中看出碳量子点具有较小的尺寸，碳量子点与pdcl2反应后，碳点负载钯纳米粒子的分散性较碳量子点降低了，尺寸也发生了明显变化。图3为碳量子点负载钯纳米材料edx表征图，从图中可以看出含有c元素与pd元素，说明我们合成了碳量子点负载钯的复合材料。

实施例2

将25ml浓度为3mg/ml的壳聚糖水溶液和3ml浓度为0.5mg/ml的氯化钯水溶液，加入到反应釜中，在180℃条件下反应6小时，即合成碳量子点负载型钯纳米复合材料。

实施例3

将10ml浓度为2mg/ml的壳聚糖水溶液和10ml浓度为0.2mg/ml的氯化钯水溶液，加入到反应釜中，在200℃条件下反应3小时，即合成碳量子点负载型钯纳米复合材料。

实施例4

将10ml浓度为4mg/ml的壳聚糖水溶液，和5ml浓度为0.4mg/ml的氯化钯水溶液，加入到反应釜中，在180℃条件下反应3小时，即合成碳量子点负载型钯纳米复合材料。

实施例5

将10ml浓度为4mg/ml的壳聚糖水溶液，和5ml浓度为0.4mg/ml的氯化钯水溶液，加入到反应釜中，在150℃条件下反应8小时，即合成碳量子点负载型钯纳米复合材料。

实施例6

将实施例1制备的碳量子点负载型钯纳米复合材料应用于甲醇电催化氧化反应中。将0.1mg复合材料超声1分钟分散于10ml去离子水中，将该溶液10微升滴涂于3mm直径的玻碳电极表面，在60℃下干燥30分钟，得到碳量子点负载型钯纳米修饰电极。将修饰电极采用循环伏安法在5ml1.0mnaoh电解质溶液中对浓度为甲醇溶液进行检测，铂丝电极为对电极，银/氯化银(ag/agcl)电极为参比电极，碳量子点负载型钯纳米修饰电极为工作电极。电化学工作电位范围为-0.8–0.4v，循环伏安扫描速率为0.02v/s，电解质中含有甲醇的体积为0(见图4中a曲线)或含有甲醇的体积为20微升(见图4中b曲线)得到的电化学循环伏安曲线。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种碳量子点负载型钯纳米复合材料及其制备方法和用途。所述复合材料的制备步骤：配制浓度0.02‑0.5mg/mL的钯前驱体水溶液和浓度2‑5mg/mL的壳聚糖水溶液，钯前驱体和壳聚糖按质量比1：100‑1：10加入到反应釜中，在100‑200℃条件下反应0.5‑10小时即可。本发明采用一步水热法合成碳量子点负载型钯纳米复合材料，方法简单，条件可控，容易定量地控制纳米材料中钯的含量和分布。而且所制备的纳米材料，钯纳米颗粒均匀、性能稳定，具有电催化活性，可应用于甲醇电催化氧化反应中。

技术研发人员：伊雯雯;李忠平;李俊芬;董川
受保护的技术使用者：山西大学
技术研发日：2018.09.14
技术公布日：2018.12.28