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石墨烯负载的金属氧化物纳米颗粒的可控制备及催化性能

伍颖斯 ,  余皓 ,  王红娟 ,  彭峰

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引用本文: 伍颖斯, 余皓, 王红娟, 彭峰. 石墨烯负载的金属氧化物纳米颗粒的可控制备及催化性能[J]. 催化学报, 2014, 35(6): 952-959. doi: 10.1016/S1872-2067(14)60114-5 shu
Citation:  Yingsi Wu, Hao Yu, Hongjuan Wang, Feng Peng. Controllable synthesis and catalytic performance of graphene-supported metal oxide nanoparticles[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2014, 35(6): 952-959. doi: 10.1016/S1872-2067(14)60114-5 shu

石墨烯负载的金属氧化物纳米颗粒的可控制备及催化性能

    通讯作者: 余皓,彭峰; 余皓,彭峰
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20806027，21273079)；广东省自然科学基金(S20120011275)；新世纪优秀人才支持计划(NCET-12-0190). (20806027，21273079)；广东省自然科学基金(S20120011275)；新世纪优秀人才支持计划(NCET-12-0190)

摘要: 采用直接浸渍法、过氧化氢均相氧化沉积法和氨水催化水解法制备了石墨烯负载的铁、钴、镍金属氧化物纳米颗粒.研究了三种沉积方法对颗粒尺寸分布的影响;采用透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱表征了催化剂的形貌与结构.用过氧化氢均相氧化沉淀法可制得粒径分布最均匀的纳米颗粒.过氧化氢的氧化作用可使石墨烯表面的氧化基团含量最大化,为纳米颗粒提供了足够的吸附与成核点.氨水加速了金属离子的水解与成核,导致纳米颗粒的粒径增大与不均.以苯甲醇氧化为探针反应考察了催化剂的性能.催化剂的活性按以下顺序逐渐下降:过氧化氢辅助沉积法>直接浸渍法>氨水催化水解法,与纳米颗粒尺寸增长趋势一致.纳米催化剂颗粒尺寸与其活性的良好关联性显示,发展石墨烯负载尺寸可控的纳米催化剂的方法具有重要意义.

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    1. [1] Balaya P. Energy Environ Sci, 2008, 1: 645[1] Balaya P. Energy Environ Sci, 2008, 1: 645

    2. [2] Cheng M Y, Ye Y S, Chiu T M, Pan C J, Hwang B J. J Power Sources, 2014, 253: 27[2] Cheng M Y, Ye Y S, Chiu T M, Pan C J, Hwang B J. J Power Sources, 2014, 253: 27

    3. [3] Li Y, Liu Q Y, Shen W J. Dalton Trans, 2011, 40: 5811[3] Li Y, Liu Q Y, Shen W J. Dalton Trans, 2011, 40: 5811

    4. [4] Hu H, Zhao Z B, Wan W B, Gogotsi Y, Qiu J S. Adv Mater, 2013, 25: 2219[4] Hu H, Zhao Z B, Wan W B, Gogotsi Y, Qiu J S. Adv Mater, 2013, 25: 2219

    5. [5] Wang Z L, Xu D, Wang H G, Wu Z, Zhang X B. ACS Nano, 2013, 7: 2422[5] Wang Z L, Xu D, Wang H G, Wu Z, Zhang X B. ACS Nano, 2013, 7: 2422

    6. [6] Phua P H, Lefort L, Boogers J A F, de Tristany M, Vries J G. Chem Commun, 2009: 3747[6] Phua P H, Lefort L, Boogers J A F, de Tristany M, Vries J G. Chem Commun, 2009: 3747

    7. [7] Lin J K, Qiao B T, Liu J Y, Huang Y Q, Wang A Q, Li L, Zhang W S, Allard L F, Wang X D, Zhang T. Angew Chem Int Ed, 2012, 51: 2920[7] Lin J K, Qiao B T, Liu J Y, Huang Y Q, Wang A Q, Li L, Zhang W S, Allard L F, Wang X D, Zhang T. Angew Chem Int Ed, 2012, 51: 2920

    8. [8] Zhu J, Kailasam K, Fischer A, Thomas A. ACS Catal, 2011, 1: 342[8] Zhu J, Kailasam K, Fischer A, Thomas A. ACS Catal, 2011, 1: 342

    9. [9] He Q G, Li Q, Khene S, Ren X M, López-Suárez F E, Lozano-Castelló D, Bueno-López A, Wu G. J Phys Chem C, 2013, 117: 8697[9] He Q G, Li Q, Khene S, Ren X M, López-Suárez F E, Lozano-Castelló D, Bueno-López A, Wu G. J Phys Chem C, 2013, 117: 8697

    10. [10] Galvis H M T, Bitter J H, Davidian T, Ruitenbeek M, Dugulan A I, de Jong K P. J Am Chem Soc, 2012, 134: 16207[10] Galvis H M T, Bitter J H, Davidian T, Ruitenbeek M, Dugulan A I, de Jong K P. J Am Chem Soc, 2012, 134: 16207

    11. [11] Fu T J, Lü J, Li Z H. Ind Eng Chem Res, 2014, 53: 1342[11] Fu T J, Lü J, Li Z H. Ind Eng Chem Res, 2014, 53: 1342

    12. [12] Yang Y F, Jia L T, Hou B, Li D B, Wang J G, Sun Y H. Catal Lett, 2014, 144: 133[12] Yang Y F, Jia L T, Hou B, Li D B, Wang J G, Sun Y H. Catal Lett, 2014, 144: 133

    13. [13] Pina G, Louis C, Keane M A. Phys Chem Chem Phys, 2003, 5: 1924[13] Pina G, Louis C, Keane M A. Phys Chem Chem Phys, 2003, 5: 1924

    14. [14] Du A J, Ng Y H, Bell N J, Zhu Z H, Amal R, Smith S C. J Phys Chem Lett, 2011, 2: 894[14] Du A J, Ng Y H, Bell N J, Zhu Z H, Amal R, Smith S C. J Phys Chem Lett, 2011, 2: 894

    15. [15] Sun Y Q, Shi G Q. J Polym Sci Pt B-Polym Phys, 2013, 51: 231[15] Sun Y Q, Shi G Q. J Polym Sci Pt B-Polym Phys, 2013, 51: 231

    16. [16] Kou R, Shao Y Y, Wang D H, Engelhard M H, Kwak J H, Wang J, Viswanathan V V, Wang C M, Lin Y H, Wang Y, Aksay I A, Liu J. Electrochem Commun, 2009, 11: 954[16] Kou R, Shao Y Y, Wang D H, Engelhard M H, Kwak J H, Wang J, Viswanathan V V, Wang C M, Lin Y H, Wang Y, Aksay I A, Liu J. Electrochem Commun, 2009, 11: 954

    17. [17] Dong X C, Xu H, Wang X W, Huang Y X, Chan-Park M B, Zhang H, Wang L H, Huang W, Chen P. ACS Nano, 2012, 6: 3206[17] Dong X C, Xu H, Wang X W, Huang Y X, Chan-Park M B, Zhang H, Wang L H, Huang W, Chen P. ACS Nano, 2012, 6: 3206

    18. [18] Gao Y J, Ma D, Hu G, Zhai P, Bao X H, Zhu B, Zhang B S, Su D S. Angew Chem Int Ed, 2011, 50: 10236[18] Gao Y J, Ma D, Hu G, Zhai P, Bao X H, Zhu B, Zhang B S, Su D S. Angew Chem Int Ed, 2011, 50: 10236

    19. [19] Byon H R, Suntivich J, Shao-Horn Y. Chem Mater, 2011, 23: 3421[19] Byon H R, Suntivich J, Shao-Horn Y. Chem Mater, 2011, 23: 3421

    20. [20] Zhang G Q, Lou X W. Sci Rep, 2013, 3: 1470[20] Zhang G Q, Lou X W. Sci Rep, 2013, 3: 1470

    21. [21] Myung S, Park J, Lee H, Kim K S, Hong S. Adv Mater, 2010, 22: 2045[21] Myung S, Park J, Lee H, Kim K S, Hong S. Adv Mater, 2010, 22: 2045

    22. [22] Mao S, Lu G H, Yu K H, Bo Z. Chen J H. Adv Mater, 2010, 22: 3521[22] Mao S, Lu G H, Yu K H, Bo Z. Chen J H. Adv Mater, 2010, 22: 3521

    23. [23] Zhang G Q, Xia B Y, Wang X, Lou X W. Adv Mater, 2013, 26: 2408[23] Zhang G Q, Xia B Y, Wang X, Lou X W. Adv Mater, 2013, 26: 2408

    24. [24] Tien H W, Huang Y L, Yang S Y, Wang J Y, Ma C M. Carbon, 2011, 49: 1550[24] Tien H W, Huang Y L, Yang S Y, Wang J Y, Ma C M. Carbon, 2011, 49: 1550

    25. [25] Ha H W, Choudhury A, Kamal T, Kim D H, Park S Y. ACS Appl Mater Inter, 2012, 4: 4623[25] Ha H W, Choudhury A, Kamal T, Kim D H, Park S Y. ACS Appl Mater Inter, 2012, 4: 4623

    26. [26] Ji Z Y, Shen X P, Zhu G X, Zhou H, Yuan A H. J Mater Chem, 2012, 22: 3471[26] Ji Z Y, Shen X P, Zhu G X, Zhou H, Yuan A H. J Mater Chem, 2012, 22: 3471

    27. [27] Wu Z S, Ren W C, Wen L, Gao L B, Zhao J P, Chen Z P, Zhou G M, Li F, Cheng H M. ACS Nano, 2010, 4: 3187[27] Wu Z S, Ren W C, Wen L, Gao L B, Zhao J P, Chen Z P, Zhou G M, Li F, Cheng H M. ACS Nano, 2010, 4: 3187

    28. [28] Gotoh K, Kinumoto T, Fujii E, Yamamoto A, Hashimoto H, Ohkubo T, Itadani A, Kuroda Y, Ishida H. Carbon, 2011, 49: 1118[28] Gotoh K, Kinumoto T, Fujii E, Yamamoto A, Hashimoto H, Ohkubo T, Itadani A, Kuroda Y, Ishida H. Carbon, 2011, 49: 1118

    29. [29] Liu Y W, Guan M X, Feng L, Deng S L, Bao J F, Xie S Y, Chen Z, Huang R B, Zheng L S. Nanotechnol, 2013, 24: 025604[29] Liu Y W, Guan M X, Feng L, Deng S L, Bao J F, Xie S Y, Chen Z, Huang R B, Zheng L S. Nanotechnol, 2013, 24: 025604

    30. [30] Ren L L, Huang S, Fan W, Liu T X. Appl Surf Sci, 2011, 258: 1132[30] Ren L L, Huang S, Fan W, Liu T X. Appl Surf Sci, 2011, 258: 1132

    31. [31] Zhu J X, Sharma Y K, Zeng Z Y, Zhang X J, Srinivasan M, Mhaisalkar S, Zhang H, Hng H H, Yan Q Y. J Phys Chem C, 2011, 115: 8400[31] Zhu J X, Sharma Y K, Zeng Z Y, Zhang X J, Srinivasan M, Mhaisalkar S, Zhang H, Hng H H, Yan Q Y. J Phys Chem C, 2011, 115: 8400

    32. [32] Fang M, Chen Z X, Wang S Z, Lu H B. Nanotechnol, 2012, 23: 085704[32] Fang M, Chen Z X, Wang S Z, Lu H B. Nanotechnol, 2012, 23: 085704

    33. [33] Fu X B, Yu H, Peng F, Wang H J, Qian Y. Appl Catal A, 2007, 321: 190[33] Fu X B, Yu H, Peng F, Wang H J, Qian Y. Appl Catal A, 2007, 321: 190

    34. [34] Wu Y S, Yu H, Peng F, Wang H J. Mater Lett, 2012, 67: 245[34] Wu Y S, Yu H, Peng F, Wang H J. Mater Lett, 2012, 67: 245

    35. [35] Chen Y T, Wang H P, Liu C J, Zeng Z Y, Zhang H, Zhou C M, Jia X L, Yang Y H. J Catal, 2012, 289: 105[35] Chen Y T, Wang H P, Liu C J, Zeng Z Y, Zhang H, Zhou C M, Jia X L, Yang Y H. J Catal, 2012, 289: 105

    36. [36] Chen H, Tang Q H, Chen Y T, Yan Y B, Zhou C M, Guo Z, Jia X L, Yang Y H. Catal Sci Technol, 2013, 3: 328[36] Chen H, Tang Q H, Chen Y T, Yan Y B, Zhou C M, Guo Z, Jia X L, Yang Y H. Catal Sci Technol, 2013, 3: 328

    37. [37] Zhou C M, Chen H, Yan Y B, Jia X L, Liu C J, Yang Y H. Catal Today, 2013, 211: 104[37] Zhou C M, Chen H, Yan Y B, Jia X L, Liu C J, Yang Y H. Catal Today, 2013, 211: 104

    38. [38] Zhou X T, Ji H B. Chin J Catal (周贤太, 纪红兵. 催化学报), 2012, 33: 1906[38] Zhou X T, Ji H B. Chin J Catal (周贤太, 纪红兵. 催化学报), 2012, 33: 1906

    39. [39] Wu S X, He Q Y, Zhou C M, Qi X Y, Huang X, Yin Z Y, Yang Y H, Zhang H. Nanoscale, 2012, 4: 2478[39] Wu S X, He Q Y, Zhou C M, Qi X Y, Huang X, Yin Z Y, Yang Y H, Zhang H. Nanoscale, 2012, 4: 2478

    40. [40] Ali S R, Chandra P, Latwal M, Jain S K, Bansal V K, Singh S P. Chin J Catal (催化学报), 2011, 32: 1844[40] Ali S R, Chandra P, Latwal M, Jain S K, Bansal V K, Singh S P. Chin J Catal (催化学报), 2011, 32: 1844

    41. [41] Kovtyukhova N I, Ollivier P J, Martin B R, Mallouk T E, Chizhik S A, Buzaneva E V, Gorchinskiy A D. Chem Mater, 1999, 11: 771[41] Kovtyukhova N I, Ollivier P J, Martin B R, Mallouk T E, Chizhik S A, Buzaneva E V, Gorchinskiy A D. Chem Mater, 1999, 11: 771

    42. [42] Zhang J T, Xiong Z G, Zhao X S. J Mater Chem, 2011, 21: 3634[42] Zhang J T, Xiong Z G, Zhao X S. J Mater Chem, 2011, 21: 3634

    43. [43] Tuxen A, Carenco S, Chintapalli M, Chuang C H, Escudero C, Pach E, Jiang B, Borondics F, Beberwyck B, Alivisatos A P, Thornton G, Pong W F, Guo J H, Perez R, Besenbacher F, Salmeron M. J Am Chem Soc, 2013, 135: 2273[43] Tuxen A, Carenco S, Chintapalli M, Chuang C H, Escudero C, Pach E, Jiang B, Borondics F, Beberwyck B, Alivisatos A P, Thornton G, Pong W F, Guo J H, Perez R, Besenbacher F, Salmeron M. J Am Chem Soc, 2013, 135: 2273

    44. [44] Wang C M, Baer D R, Amonette J E, Engelhard M H, Antony J, Qiang Y. J Am Chem Soc, 2009, 131: 8824[44] Wang C M, Baer D R, Amonette J E, Engelhard M H, Antony J, Qiang Y. J Am Chem Soc, 2009, 131: 8824

    45. [45] Koo B, Xiong H, Slater M D, Prakapenka V B, Baasubramanian M, Podsiadlo P, Johnson C S, Rajh T, Shevchenko E V. Nano Lett, 2012, 12: 2429[45] Koo B, Xiong H, Slater M D, Prakapenka V B, Baasubramanian M, Podsiadlo P, Johnson C S, Rajh T, Shevchenko E V. Nano Lett, 2012, 12: 2429

    46. [46] Yan J, Zhao Z W, Pan L K. Phys Status Solidi (A), 2011, 208: 2335[46] Yan J, Zhao Z W, Pan L K. Phys Status Solidi (A), 2011, 208: 2335

    47. [47] Zhang Y J, Hu W B, Li B, Peng C, Fan C H, Huang Q. Nanotechnol, 2011, 22: 345601[47] Zhang Y J, Hu W B, Li B, Peng C, Fan C H, Huang Q. Nanotechnol, 2011, 22: 345601

    48. [48] Li Y J, Li Y J, Zhu E B, McLouth T, Chiu C Y, Huang X Q, Huang Y. J Am Chem Soc, 2012, 134: 12326[48] Li Y J, Li Y J, Zhu E B, McLouth T, Chiu C Y, Huang X Q, Huang Y. J Am Chem Soc, 2012, 134: 12326

    49. [49] Chuang T J, Brundle C R, Rice D W. Surf Sci, 1976, 59: 413[49] Chuang T J, Brundle C R, Rice D W. Surf Sci, 1976, 59: 413

    50. [50] Ji H B, Wang T T, Zhang M Y, Chen Q L, Gao X N. React Kinet Catal Lett, 2007, 90: 251[50] Ji H B, Wang T T, Zhang M Y, Chen Q L, Gao X N. React Kinet Catal Lett, 2007, 90: 251

    51. [51] Tuxen A, Carenco S, Chintapalli M, Chuang C H, Escudero C, Pach E, Jiang P, Borondics F, Beberwyck B, Alivisatos A P, Thornton G, Pong W F, Guo J H, Perez R, Besenbacher F, Salmeron M. J Am Chem Soc, 2013, 135: 2273[51] Tuxen A, Carenco S, Chintapalli M, Chuang C H, Escudero C, Pach E, Jiang P, Borondics F, Beberwyck B, Alivisatos A P, Thornton G, Pong W F, Guo J H, Perez R, Besenbacher F, Salmeron M. J Am Chem Soc, 2013, 135: 2273

    52. [52] Yu Y B, Zhao J J, Han X, Zhang Y, Qin X B, Wang B Y. Chin J Catal (余运波, 赵娇娇, 韩雪, 张燕, 秦秀波, 王宝义. 催化学报), 2013, 34: 283[52] Yu Y B, Zhao J J, Han X, Zhang Y, Qin X B, Wang B Y. Chin J Catal (余运波, 赵娇娇, 韩雪, 张燕, 秦秀波, 王宝义. 催化学报), 2013, 34: 283

    53. [53] Yan X H, Zhang G R, Xu B Q. Chin J Catal (严祥辉, 张贵荣, 徐柏庆. 催化学报), 2013, 34: 1992[53] Yan X H, Zhang G R, Xu B Q. Chin J Catal (严祥辉, 张贵荣, 徐柏庆. 催化学报), 2013, 34: 1992

    54. [54] Zhang K J, Zhang L X, Chen X, He X, Wang X G, Dong S M, Han P X, Zhang C J, Wang S, Gu L, Cui G L. J Phys Chem C, 2012, 117: 858[54] Zhang K J, Zhang L X, Chen X, He X, Wang X G, Dong S M, Han P X, Zhang C J, Wang S, Gu L, Cui G L. J Phys Chem C, 2012, 117: 858

    55. [55] Liao L, Zhang Q H, Su ZH, Zhao Z Z, Wang Y N, Li Y, Lu X X, Wei D G, Feng G Y, Yu Q K, Cai X J, Zhao J M, Ren Z F, Fang H, Robles-Hernandez F, Baldelli S, Bao J M. Nat Nanotechnol, 2014, 9: 69[55] Liao L, Zhang Q H, Su ZH, Zhao Z Z, Wang Y N, Li Y, Lu X X, Wei D G, Feng G Y, Yu Q K, Cai X J, Zhao J M, Ren Z F, Fang H, Robles-Hernandez F, Baldelli S, Bao J M. Nat Nanotechnol, 2014, 9: 69

    56. [56] Zhu L H, Zheng L, Du K Q, Fu H, Li Y H, You G R, Chen B H. RSC Adv, 2013, 3: 713[56] Zhu L H, Zheng L, Du K Q, Fu H, Li Y H, You G R, Chen B H. RSC Adv, 2013, 3: 713

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  • 发布日期:  2014-06-20
  • 收稿日期:  2014-03-18
  • 网络出版日期:  2014-04-18
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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