合肥物质科学院研发铜纳米颗粒/石墨烯核壳结构材料催化剂



合肥物质科学院研发铜纳米颗粒/石墨烯核壳结构材料催化剂

中国科学院合肥物质科学研究院与北京理工大学合作，在核壳结构的纳米材料研究方面取得新进展，研制出构筑尺寸均一的石墨烯包覆铜纳米颗粒核壳结构的复合材料，其催化效率大幅提高，是金纳米颗粒的14倍。

采用单层的胶体晶体为模板，通过磁控溅射沉积一层一定厚度的铜膜，在还原性和保护性气氛下高温退火，成功得到平方厘米级、颗粒尺寸均一的铜纳米颗粒的有序阵列。利用铜纳米颗粒的还原性和氧化石墨烯的氧化性，采用一步法在铜纳米颗粒表面制备2 nm～3 nm厚度的石墨烯层。上述材料在对4-硝基苯酚到4-氨基苯酚的还原过程中，具有高催化活性和稳定性，该材料在催化过程中可重复利用。更重要的是，这种石墨烯包覆铜纳米颗粒核壳结构复合材料的催化效率比贵金属纳米颗粒提高很多，是现有文献报道的金纳米颗粒催化效率的14倍。上述优异的催化性能主要是由于石墨烯具有丰富的π-π键能与4-硝基苯酚发生共轭，有利于捕捉4-硝基苯酚分子；同时，石墨烯具有高电子迁移率，有利于加速反应进程。

（摘自石油化工2016年第7期）