CN110433796B - 石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒的制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂的制备方法，以贵金属为原料，石墨烯量子点为稳定剂，在去离子水中充分搅拌混合二者，随后加入还原剂充分反应后，即可得到一种石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂。此方法制备的贵金属纳米颗粒能够在水溶液中稳定存在，具有优良的水分散性，颗粒大小均匀。制备的贵金属纳米颗粒具有优异的催化活性，在应对能源危机与解决环境污染上，可以用作氨硼烷、硼氢化钠和四羟基二硼等氢源的水解产氢催化剂，其中金纳米颗粒还可用作降解工业废水中的污染物对硝基苯酚。

Description

石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂的制备方法及其应用，属于功能材料领域。
背景技术
当今世界开发新能源解决环境污染迫在眉睫，原因是所用的能源如石油、天然气、煤均属不可再生资源，燃烧产物对环境造成很大污染，地球上存量也有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源、能源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下特点：重量最轻：标准状态下，密度为0.0899g/L，零下252.7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢可变为金属氢。氢气的来源广泛，针对化学方法制氢有电解水、氢化物水解等。然而关键是要找到一种效率高，稳定性好的催化剂，在此我们发明了一种石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂。是以四氯化铂、硝酸铑、三氯化钌和氯金酸等金属盐溶液为原料，石墨烯量子点为稳定剂，在去离子水中充分搅拌混合二者，随后加入还原剂充分反应后，即可得到一种石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂。石墨烯量子点是近年来颇为热门的一种碳材料，具有多种引人关注的性质，表现出生物低毒性、优异的水溶性、化学惰性和良好的表面修饰等特性，采用石墨烯量子点做稳定剂，可以很大程度上避免催化剂长时间保存过程中自身发生团聚而大大降低催化剂效果的现象，并且合成过程简单、绿色，产率高。
从文献报道来看，用石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒作为催化剂的报道尚未出现。它具有其他贵金属纳米颗粒催化剂不可比拟的优点，如稳定性好，颗粒分布均匀，用于降解工业废水中的对硝基苯酚和水解氢化物的催化剂表现更加明显。
发明内容
本发明的技术方案以贵金属(如铂、金、铑、钌)为原料，石墨烯量子点为稳定剂，在去离子水中充分搅拌混合二者，随后加入还原剂充分反应后即可得到石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂。将铂、铑、钌纳米颗粒催化剂分别应用于氨硼烷、硼氢化钠、四羟基二硼等氢化物水解产氢上，将金纳米颗粒催化剂应用于四羟基二硼水解产氢和降解对硝基苯酚上均表现出优异的催化性能。
所述的石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1：取葡聚糖，加入水，搅拌溶解后倒入反应釜，100-200℃反应6-15h，制得石墨烯量子点溶液；
步骤2：取步骤1中石墨烯量子点溶液加水搅拌均匀后滴加贵金属盐溶液，充分搅拌至均匀；
步骤3：再向步骤2中滴加氨硼烷水溶液，搅拌开始反应0.5-3h；
步骤4：待反应结束后于3-5℃下保存，即可制备得到石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂。
所述的石墨烯量子点溶液的质量浓度为0.2-0.6mg/mL。
所述的贵金属盐溶液包括铂、铑、金、或钌的硝酸盐溶液、或卤化物盐溶液。
所述的贵金属盐溶液包括四氯化铂、氯金酸、三氯化钌、或硝酸铑的水溶液中的任意一种。
氨硼烷与贵金属盐溶液中的贵金属的物质的量的比为5-20；贵金属盐溶液的浓度为 1.0×10-4-5×10-2mmol/ml；氨硼烷水溶液的浓度为1.0×10-4-5×10-2mmol/ml。
本发明的另一技术方案是将所述的石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂在催化包括氨硼烷、硼氢化钠或四羟基二硼等氢源水解产氢上的应用。
水解产氢的反应体系中石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂的物质的量是氨硼烷、硼氢化钠或四羟基二硼的0.1-9‰。
针对上述应用，所述的石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂在催化氨硼烷、硼氢化钠或四羟基二硼水解产氢反应的步骤分别如下：
1.石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂在催化氨硼烷水解产氢的步骤如下：
步骤1：将氨硼烷溶解于去离子水中；
步骤2：将石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂溶液置于反应器中，加入搅拌子，并将反应器密封，打开搅拌器搅拌；
步骤3：用注射器吸取步骤1中氨硼烷溶液，迅速注射到步骤2的反应器中，同时开始计时；
步骤4：每间隔5-30s记录对应时间下的氢气体积。
2.石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂在催化硼氢化钠水解产氢的步骤如下：
步骤1：将硼氢化钠溶解于去离子水或氢氧化钠溶液中；
步骤2：将石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂溶液置于反应器中，加入搅拌子，并将反应器密封，打开搅拌器搅拌；
步骤3：用注射器吸取步骤1中硼氢化钠溶液，迅速注射到步骤2的反应器中，同时开始计时；
步骤4：每间隔5-30s记录对应时间下的氢气体积。
3.石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂在催化四羟基二硼水解产氢的步骤如下：
步骤1：将四羟基二硼置于从反应器中，加入去离子水搅拌，并将反应器密封；
步骤2：将贵金属纳米颗粒催化剂溶液置于反应器中，同时开始计时；
步骤3：每间隔5-30s记录对应时间下的氢气体积。
所述的石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂在反应体系中的物质的量是氨硼烷、硼氢化钠或四羟基二硼的0.1-9‰。
本发明的又一技术方案是将所述的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒催化剂在降解工业废水对硝基苯酚上的应用。
所述的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒催化剂在降解对硝基苯酚反应的步骤如下：
步骤1：将对硝基苯酚溶解于去离子水中，超声至溶解；
步骤2：将NaBH4溶解于去离子水中溶解；
步骤3：取步骤1中对硝基苯酚溶液于比色皿中，加入步骤2中NaBH4溶液，混合均匀。
步骤4：将石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒催化剂加入反应体系中，用紫外-可见光光度计测量对硝基苯酚紫外可见光吸收光谱图的峰型。
所述的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒催化剂在反应体系中金纳米颗粒的物质的量是对硝基苯酚的3-5％。
所述的石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂具有与商业化昂贵的贵金属纳米颗粒催化剂不可比拟的优点，如催化反应速度快、效率高、合成步骤简单、合成时间短、产品具有较高的纯度、可负载性等优点，不仅可以快速降解工业废水中的对硝基苯酚，而且还可以催化氨硼烷、硼氢化钠或四羟基二硼水解产生氢气，显示了良好的发展态势和广阔的应用前景。
附图说明
图1是实施例1制备的铂纳米颗粒催化剂的透射电镜扫描图谱图。
图2是实施例1制备的铂纳米颗粒催化剂的粒径分布统计图。
图3是实施例1制备的铂纳米颗粒催化剂的紫外可见光吸收光谱图。
图4是实施例2制备的铂纳米颗粒催化剂催化氨硼烷水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。
图5是实施例3制备的铂纳米颗粒催化剂催化硼氢化钠水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。
图6是实施例4制备的铂纳米颗粒催化剂催化四羟基二硼水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。
图7是实施例5制备的催化剂的透射电镜扫描图谱图。
图8是实施例5制备的催化剂的粒径分布统计图。
图9是实施例5制备的催化剂的紫外可见光吸收光谱图。
图10是实施例6制备的催化剂催化氨硼烷水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。
图11是实施例7制备的催化剂催化硼氢化钠水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。
图12是实施例8制备的催化剂催化四羟基二硼水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。
图13是实施例9制备的催化剂的透射电镜扫描图谱图。
图14是实施例9制备的催化剂的粒径分布统计图。
图15是实施例9制备的催化剂的紫外可见光吸收光谱图。
图16是实施例10制备的催化剂催化氨硼烷水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。
图17是实施例11制备的催化剂催化硼氢化钠水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。
图18是实施例12制备的催化剂催化四羟基二硼水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。
图19是实施例13制备的催化剂的透射电镜扫描图谱图。
图20是实施例13制备的催化剂的粒径分布统计图。
图21是实施例13制备的催化剂的紫外可见光吸收光谱图。
图22是实施例14制备的催化剂催化降解对硝基苯酚的紫外可见光吸收光谱图。
图23是实施例15制备的催化剂催化四羟基二硼水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。
具体实施方式
实施例1
本发明采用的制备方案包括以下步骤
步骤1：取50mg的葡聚糖，于100mL圆底烧瓶中，加入50ml去离子水，搅拌溶解后倒入反应釜，放入烘箱180℃反应8h；
步骤2：取步骤1中石墨烯量子点溶液4mL，加入搅拌子充分搅拌；
步骤3：将2.25×10-3mmol的四氯化铂加入去离子水配置成0.5ml溶液；
步骤4：步骤3所得溶液加入步骤2的溶液中，充分搅拌10min。
步骤5：取2.25×10-2mmol氨硼烷加入去离子水配置成0.5ml溶液；
步骤6：将步骤5所得溶液加入步骤4的溶液中，充分搅拌2h。
步骤7：待反应结束后于3-5℃下保存，即可制备得到石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂。
图1是本发明制备的催化剂的透射电镜扫描图谱图，从图1可以看出铂纳米颗粒的形貌及分散情况。
图2是本发明制备的催化剂的粒径分布统计图，从图2可以看出铂纳米颗粒的粒径分布。
图3是本发明制备的催化剂的紫外可见光吸收光谱图，从图3可以看出铂纳米颗粒的紫外吸收峰。
实施例2
根据实施例1制备的铂纳米颗粒催化剂在催化氨硼烷(NH3BH3)水解产氢反应的具体步骤如下：
Figure BDA0002183175410000051
步骤1：将适量的氨硼烷溶解于去离子水中配成1mmol/ml的溶液；
步骤2：将含有2×10-3mmol铂纳米颗粒的石墨烯量子点稳定的铂纳米颗粒催化剂溶液置于反应器中，加入搅拌子，并将反应器密封，打开搅拌器搅拌；
步骤3：用注射器吸取步骤1中氨硼烷溶液0.5ml，迅速注射到步骤2的反应器中，同时开始计时；
步骤4：每间隔30s记录对应时间下的氢气体积。
图4是本发明制备的催化剂催化氨硼烷水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。从图中可以看出，反应在9min内就可结束。
实施例3
根据实施例1制备的铂纳米颗粒催化剂在催化硼氢化钠(NaBH4)水解产氢反应的步骤如下：
Figure BDA0002183175410000061
步骤1：将适量氢氧化钠溶解于去离子水中配成0.1mmol/ml溶液；
步骤2：称取1mmol硼氢化钠，溶解于1ml步骤1中的氢氧化钠水溶液中；
步骤3：将含有8×10-3mmol铂纳米颗粒的铂纳米颗粒催化剂溶液置于反应器中，加入搅拌子，并将反应器密封，打开搅拌器搅拌；
步骤4：用注射器吸取步骤2中1ml硼氢化钠溶液，迅速注射到步骤3的反应器中，同时开始计时；
步骤5：每间隔30s记录对应时间下的氢气体积。
图5是本发明制备的催化剂催化硼氢化钠水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。从图中可以看出反应在8min内就可结束。
实施例4
根据实施例1制备的铂纳米颗粒催化剂在催化四羟基二硼(B2(OH)4)水解产氢反应的步骤如下：
Figure BDA0002183175410000062
步骤1：将称量好的1mmol四羟基二硼置于反应器中，加入9ml去离子水，加入搅拌子，同时将反应器密封，并打开搅拌器；
步骤2：用注射器吸取含有4×10-4mmol铂纳米颗粒的铂纳米颗粒催化剂溶液，迅速注射到步骤1中的反应器，同时开始计时；
步骤3：每间隔5-15s记录对应时间下的氢气体积。
图6是本发明制备的催化剂催化四羟基二硼水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。从图中可以看出反应在1.5min内就可结束。
实施例5
本发明采用的制备方案包括以下步骤
步骤1：取50mg的葡聚糖，于100mL圆底烧瓶中，加入50ml去离子水，搅拌溶解后倒入反应釜，放入烘箱180℃反应8h；
步骤2：取步骤1中石墨烯量子点溶液4mL，加入搅拌子充分搅拌；
步骤3：将2.25×10-3mmol的硝酸铑加入去离子水配置成0.5ml溶液；
步骤4：步骤3所得溶液加入步骤2的溶液中，充分搅拌10min；
步骤5：取2.25×10-2mmol氨硼烷加入去离子水配置成0.5ml溶液；
步骤6：将步骤5所得溶液加入步骤4的溶液中，充分搅拌2h；
步骤5：待反应结束后于3-5℃下保存，即可制备得到石墨烯量子点稳定的铑纳米颗粒催化剂。
图7是本发明制备的铑纳米颗粒催化剂的透射电镜扫描图谱图，从图中可以看出铑纳米颗粒的形貌及分散情况。
图8是本发明制备的铑纳米颗粒催化剂的粒径分布统计图，从图中可以看出铑纳米颗粒的粒径分布。
图9是本发明制备的铑纳米颗粒催化剂的紫外可见光吸收光谱图，从图中可以看出铑纳米颗粒的紫外吸收峰。
实施例6
根据实施例5制备的石墨烯量子点稳定的铑纳米颗粒催化剂在催化氨硼烷(NH3BH3)水解产氢反应的具体步骤如下：
Figure BDA0002183175410000071
步骤1：将适量的氨硼烷溶解于去离子水中配成1mmol/ml的溶液；
步骤2：将含有2×10-3mmol铑纳米颗粒的石墨烯量子点稳定的铑纳米颗粒催化剂溶液置于反应器中，加入搅拌子，并将反应器密封，打开搅拌器搅拌；
步骤3：用注射器吸取步骤1中氨硼烷溶液0.5ml，迅速注射到步骤2的反应器中，同时开始计时；
步骤4：每间隔30s记录对应时间下的氢气体积。
图10是本发明制备的催化剂催化氨硼烷水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。从图中可以看出反应在2.5min内就可结束。
实施例7
根据实施例5制备的石墨烯量子点稳定的铑纳米颗粒催化剂在催化硼氢化钠(NaBH4)水解产氢反应的步骤如下：
Figure BDA0002183175410000081
步骤1：将适量氢氧化钠溶解于去离子水中配成0.1mmol/ml溶液；
步骤2：称取1mmol硼氢化钠，溶解于1ml步骤1中的氢氧化钠水溶液中；
步骤3：将含有8×10-3mmol铑纳米颗粒的石墨烯量子点稳定的铑纳米颗粒催化剂溶液置于反应器中，加入搅拌子，并将反应器密封，打开搅拌器搅拌；
步骤4：用注射器吸取步骤2中1ml硼氢化钠溶液，迅速注射到步骤3的反应器中，同时开始计时；
步骤5：每间隔30s记录对应时间下的氢气体积。
图11是本发明制备的催化剂催化硼氢化钠水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。从图中可以看出反应在3.5min内就可结束。
实施例8
根据实施例5制备的石墨烯量子点稳定的铑纳米颗粒催化剂在催化四羟基二硼(B2(OH)4)水解产氢反应的步骤如下：
Figure BDA0002183175410000082
步骤1：将称量好的1mmol四羟基二硼置于反应器中，加入9ml去离子水，加入搅拌子，同时将反应器密封，并打开搅拌器；
步骤2：用注射器吸取含有4×10-4mmol铑纳米颗粒的石墨烯量子点稳定的铑纳米颗粒催化剂溶液，迅速注射到步骤1中的反应器，同时开始计时；
步骤3：每间隔5-15s记录对应时间下的氢气体积。
图12是本发明制备的催化剂催化四羟基二硼水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。从图中可以看出反应在1.5min内就可结束。
实施例9
本发明采用的制备方案包括以下步骤
步骤1：取50mg的葡聚糖，于100ml圆底烧瓶中，加50ml去离子水，搅拌溶解后倒入反应釜，放入烘箱180℃反应8h。
步骤2：取步骤1中石墨烯量子点溶液4mL，加入搅拌子充分搅拌；
步骤3：将2.25×10-3mmol的三氯化钌加入去离子水配置成0.5ml溶液；
步骤4：步骤3所得溶液加入步骤2的溶液中，充分搅拌10min；
步骤5：取2.25×10-2mmol氨硼烷加入去离子水配置成0.5ml溶液；
步骤6：将步骤5所得溶液加入步骤4的溶液中，充分搅拌2h；
步骤5：待反应结束后于3-5℃下保存，即可制备得到石墨烯量子点稳定的钌纳米颗粒催化剂。
图13是本发明制备的钌纳米颗粒催化剂的透射电镜扫描图谱图，从图中可以看出钌纳米颗粒的形貌及分散情况。
图14是本发明制备的钌纳米颗粒催化剂的粒径分布统计图，从图中可以看出钌纳米颗粒的粒径分布。
图15是本发明制备的钌纳米颗粒催化剂的紫外可见光吸收光谱图，从图中可以看出钌纳米颗粒的紫外吸收峰。
实施例10
根据实施例9所制备的石墨烯量子点稳定的钌纳米颗粒催化剂在催化氨硼烷(NH3BH3)水解产氢反应的具体步骤如下：
Figure BDA0002183175410000091
步骤1：将适量的氨硼烷溶解于去离子水中配成1mmol/ml的溶液；
步骤2：将含有2×10-3mmol钌纳米颗粒的石墨烯量子点稳定的钌纳米颗粒催化剂溶液置于反应器中，加入搅拌子，并将反应器密封，打开搅拌器搅拌；
步骤3：用注射器吸取步骤1中氨硼烷溶液0.5ml，迅速注射到步骤2的反应器中，同时开始计时；
步骤4：每间隔30s记录对应时间下的氢气体积。
图16是本发明制备的石墨烯量子点稳定的钌纳米颗粒催化剂催化氨硼烷水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。从图中可以看出反应在6.5min就可结束。
实施例11
根据实施例9所制备的石墨烯量子点稳定的钌纳米颗粒催化剂在催化硼氢化钠(NaBH4)水解产氢反应的步骤如下：
Figure BDA0002183175410000092
步骤1：将适量氢氧化钠溶解于去离子水中配成0.1mmol/ml溶液；
步骤2：称取1mmol硼氢化钠，溶解于1ml步骤1中的氢氧化钠水溶液中；
步骤3：将含有8×10-3mmol钌纳米颗粒的石墨烯量子点稳定的钌纳米颗粒催化剂溶液置于反应器中，加入搅拌子，并将反应器密封，打开搅拌器搅拌；
步骤4：用注射器吸取步骤2中1ml硼氢化钠溶液，迅速注射到步骤3的反应器中，同时开始计时；
步骤5：每间隔30s记录对应时间下的氢气体积。
图17是本发明制备的石墨烯量子点稳定的钌纳米颗粒催化剂催化硼氢化钠水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。从图中可以看出反应在8min内就可结束。
实施例12
根据实施例9所制备的石墨烯量子点稳定的钌纳米颗粒催化剂在催化四羟基二硼(B2(OH)4) 水解产氢反应的步骤如下：
Figure BDA0002183175410000101
步骤1：将称量好的1mmol四羟基二硼置于反应器中，加入9ml去离子水，加入搅拌子，同时将反应器密封，并打开搅拌器；
步骤2：用注射器吸取含有4×10-3mmol钌纳米颗粒的石墨烯量子点稳定的钌纳米颗粒催化剂溶液，迅速注射到步骤1中的反应器，同时开始计时；
步骤3：每间隔5-15s记录对应时间下的氢气体积。
图18是本发明制备的石墨烯量子点稳定的钌纳米颗粒催化剂催化四羟基二硼水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。从图中可以看出反应在16民内可以结束。
实施例13
本发明采用的制备方案包括以下步骤：
步骤1：取50mg的葡聚糖，于100ml圆底烧瓶中，加入50ml去离子水，搅拌溶解后倒入反应釜，放入烘箱180℃反应8h；
步骤2：取步骤1中石墨烯量子点溶液4mL，加入搅拌子充分搅拌；
步骤3：将2.25×10-3mmol的氯金酸加入去离子水配置成0.5ml溶液；
步骤4：步骤3所得溶液加入步骤2的溶液中，充分搅拌10min；
步骤5：取2.25×10-2mmol氨硼烷加入去离子水配置成0.5ml溶液；
步骤6：将步骤5所得溶液加入步骤4的溶液中，充分搅拌2h；
步骤5：待反应结束后于3-5℃下保存，即可制备得到石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒催化剂。
图19是本发明制备的金纳米颗粒催化剂的透射电镜扫描图谱图，从图中可以看出金纳米颗粒的形貌及分布大小。
图20是本发明制备的金纳米颗粒催化剂的粒径分布统计图，从图中可以看出金纳米颗粒的粒径分布。
图21是本发明制备的金纳米颗粒催化剂的紫外可见光吸收光谱图，从图中可以看出金纳米颗粒的紫外吸收特征峰。
实施例14
根据实施例13制备的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒催化剂在催化降解对硝基苯酚与硼氢化钠反应的应用。
步骤1：将对硝基苯酚溶解于去离子水中，超声至溶解，配置成浓度为2.5×10- 4mmol/ml 的溶液；
步骤2：将NaBH4溶解于去离子水中配置成浓度为2.5×10-2mmol/ml的溶液；
步骤3：取步骤1中对硝基苯酚溶液1mL于比色皿中，加入步骤2中NaBH4溶液1ml，混合均匀。
步骤4：将的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒催化剂加入反应体系中，用紫外-可见光光度计测量对硝基苯酚紫外可见光吸收光谱图的峰型，0.5小时内可完成反应。
图22
Figure BDA0002183175410000111
是本发明制备的催化剂催化降解对硝基苯酚的紫外可见光吸收光谱图，从图中可以看出紫外-可见光光度计在波长为400nm和300nm处检测出特征峰，通过波长为400nm处吸光度的降低与300nm处吸光度的升高，即可判断反应的终止。
实施例15
根据实施例13制备的金纳米颗粒催化剂在催化四羟基二硼(B2(OH)4)水解产氢反应的步骤如下：
Figure BDA0002183175410000121
步骤1：将称量好的1mmol四羟基二硼置于反应器中，加入9ml去离子水，加入搅拌子，同时将反应器密封，并打开搅拌器；
步骤2：用注射器吸取含有4×10-4mmol金纳米颗粒的石墨烯量子点稳定的铑纳米颗粒催化剂溶液，迅速注射到步骤1中的反应器，同时开始计时；
步骤3：每间隔5-15s记录对应时间下的氢气体积。
图23是本发明制备的催化剂催化四羟基二硼水解产氢的反应时间与生成氢气的体积的关系图。从图中可以看出反应在6min内可以结束。

Claims (3)

1.石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂在催化包括氨硼烷、硼氢化钠或四羟基二硼的氢源水解产氢上的应用，其特征在于，石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤1：取葡聚糖，加入水，搅拌溶解后倒入反应釜，100-200℃反应6-15 h，制得石墨烯量子点溶液；
步骤2：取步骤1中石墨烯量子点溶液加水搅拌均匀后滴加贵金属盐溶液，充分搅拌至均匀，所述的贵金属盐溶液包括四氯化铂、氯金酸、三氯化钌、或硝酸铑的水溶液中的任意一种；贵金属盐溶液的浓度为1.0×10-4-5×10-2 mmol/mL；
步骤3：再向步骤2中滴加氨硼烷水溶液，搅拌开始反应0.5-3 h，氨硼烷与贵金属盐溶液中的贵金属的物质的量的比为5-20；氨硼烷水溶液的浓度为1.0×10-4-5×10-2 mmol/mL；
步骤4：待反应结束后于3-5 ℃下保存，即可制备得到石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤1中所述的石墨烯量子点溶液的质量浓度为0.2-0.6 mg/mL。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，水解产氢的反应体系中石墨烯量子点稳定的贵金属纳米颗粒催化剂的物质的量是氢源的0.1-9‰。
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