石墨烯负载纳米金属材料的低热固相合成及催化性能

In this project, we will synthesize monometallic and bimetallic nanomaterials through employing low-heating solid-state chemical reaction. Meanwhile, the loading monometallic and bimetallic nanomaterials using the graphene as the support will be also fabricated. We study the influence of the reactant and the additive agent on the composition, size, morphology and dispersion of solid-state product. Consequently, the formation mechanism of metallic nanomaterials and the composite mechanism of the loading metallic nanomaterials can be deduced. Based on that, the general synthetic method for metallic nanomaterials and the loading metallic nanomaterials will be proposed. In addition, we research the catalytic performance of metallic nanomaterials and metallic nanomaterials loaded by graphene via selecting the catalytic reduction of 4-nitrophenol as a model reaction. The structure-activity relationship between the composition, microstructure, dispersion and their catalytic performance of metallic nanomaterials can be discovered.

本项目拟将低热固相化学反应应用于金属（双金属）纳米材料、石墨烯负载金属（双金属）纳米材料的合成，研究反应物的反应性及外加添加剂等对最终反应产物的组成、尺寸、形貌、分散度的影响规律，探讨金属（双金属）纳米材料的低热固相合成机理和石墨烯负载金属（双金属）纳米材料的复合机制，建立低热固相化学反应制备金属（双金属）纳米材料、石墨烯负载金属（双金属）纳米材料的一般合成方法。项目还拟以催化还原对硝基苯酚为模型反应，研究所合成的金属（双金属）纳米材料、石墨烯负载金属（双金属）纳米材料的催化性能，找出组成、微观结构等与催化性能之间的构效关系，从而为石墨烯负载纳米金属材料的研究和开发奠定理论基础。

纳米金属材料、金属/石墨烯复合物由于具有优异的性能而成为功能材料研究的重要对象。开发绿色的合成方法，制备具有高效催化性能的纳米催化剂，研究它们的构效关系，对于纳米功能材料具有研究意义。本项目采用简单、方便、低成本的低热固相合成方法制备了一系列金属（双金属）纳米材料、金属/（氧化）石墨烯纳米复合材料，对所合成样品的组成、结构、尺寸及形貌进行了表征，探究了反应物、辅助剂的种类等对产物组成、尺寸、形貌、分散度的影响规律，推测了低热固相反应机理及复合机制，研究了纳米材料微观参数与催化对硝基苯酚还原反应性能之间的构效关系，得到了性能优异的纳米催化剂。此研究工作可为合成金属/石墨烯纳米复合材料提供借鉴，亦为开发高效催化剂提供了新途径。