石墨烯負載鈀納米催化劑的制備及其對鉻污染物催化處理性能研究.pdf

1、自2004年AKGiem和KSNovoselov首次用機械剝離的方法獲得了獨立的單原子層石墨烯材料之后，科學界對石墨烯新型碳材料性質(zhì)及應(yīng)用的研究傾注了極大的熱情。僅有單個碳原子厚度的石墨烯材料，擁有嚴格的二維結(jié)構(gòu)，它所展示的優(yōu)異性能讓人嘆為觀止。石墨烯納米復(fù)合材料在催化領(lǐng)域擁有很好的應(yīng)用前景，石墨烯的巨大比表面積、優(yōu)良的導電、導熱能力，都可以顯著的改善催化劑的活性，以石墨烯為載體的催化劑，對比于以往傳統(tǒng)催化劑在性能上有了很大進步。因此，

2、現(xiàn)在的許多研究致力于使用石墨烯來改善催化劑的性能，并將制備的新型催化劑運用到各種反應(yīng)中。隨著人類環(huán)境保護意識的增強，自然界水體、土壤以及工業(yè)廢水中的鉻污染問題越來越受到重視。近二十年來科學家們研究了很多種處理鉻污染的方法，其中包括吸附、膜分離、電化學以及催化還原等。其中催化還原降解Cr(Ⅵ)污染的方法因為工藝簡單、效率高、不會造成二次污染而受到青睞。本文主要闡述了如何制備以石墨烯為載體的負載型催化劑，并研究了新型催化劑在處理水體中六價鉻

3、污染時的催化性能。主要的研究成果有以下幾點:
　　 (1)Pd-石墨烯納米催化劑的合成及其對鉻催化還原性能。使用甲酸還原石墨烯與氯鈀酸水溶液的方法，成功的制備了Pd-石墨烯納米復(fù)合催化劑。在處理六價鉻Cr(Ⅵ)的實驗中，Pd-石墨烯催化劑展現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。結(jié)果表明，使用含有7.32×10-7molPd的石墨烯復(fù)合催化劑在45℃、pH=3.11的情況下，僅用時8min就可使5.0×10-4mol的Cr(Ⅵ)離子完全降解，催化效

4、果對比以往的鈀納米膠體催化劑有了顯著增強。溫度、pH以及納米顆粒尺寸均是影響催化劑性能的重要因素，反應(yīng)體系的溫度和酸度越大，催化劑載體表面的納米顆粒粒徑越小，催化劑的活性越強。重復(fù)性實驗證明了催化劑的穩(wěn)定性以及回收利用的可行性。
　　 (2)磁性Pd-石墨烯納米催化劑的合成及其對鉻催化還原性能。使用乙二醇為還原劑，130℃下長時間的處理PdCl2、FeCl3以及氧化石墨烯的混合溶液，制備了含有Fe3O4磁性納米顆粒的Pd-石墨烯

5、催化劑。透射電鏡結(jié)果顯示，磁性Fe3O4納米顆粒以及Pd納米顆粒都均勻地分散在石墨烯載體上，顆粒形貌近似于球形。在降解Cr(Ⅵ)反應(yīng)中，磁性可分離的催化劑也起到了良好的催化效果。結(jié)果表明，含有1.4×10-6molPd的催化劑在溫度為45℃，pH=3.92的實驗條件下，22min內(nèi)就可以將5.0×10-4mol的Cr(Ⅵ)完全還原。改變溫度和pH時，催化劑活性隨之變化。與Pd-Fe3O4催化劑相比，新型催化劑由于石墨烯載體的存在，催化效