化学镀法合成金属包覆的介孔碳及其在择形催化中的应用

介孔材料由于具有较大的比表面积和均一的孔道结构，常被作为催化剂或催化剂载体应用于催化反应中，其中以金属负载的介孔二氧化硅最为典型，由于孔道的限制使其具有极高的择形催化能力。然而金属容易和二氧化硅掺杂而降低催化活性，另一方面，介孔二氧化硅的孔径只能在一定范围内调节，因此，限制了反应物选取的范围。本项目以介孔碳为载体，通过化学镀的方法在其表面沉积金属颗粒，不但可以提高金属颗粒的催化活性，还可以通过对金属沉积层的厚度控制来调节孔道大小，扩大了反应物的选取范围，有望建立起一种新的介孔材料的合成方法，并且得到一种新型的催化剂材料。

由于碳材料具有良好的导电性，常用做载体负载金属催化剂颗粒。本课题选取两种各具特色的碳材料（石墨烯和介孔碳）做载体负载金属催化剂颗粒，并研究其电催化性能。研究发现介孔碳的孔道可有效的限制金属颗粒的尺寸并防止金属颗粒团聚，从而提高金属催化剂的稳定性。但由于孔壁的包覆，金属催化剂的活性比表面积较少，其电催化性能相对较差。石墨烯具有较大的比表面积和较好的导电性，其负载的金属催化剂具有较好的电催化活性，但稳定性相对较差。通过化学镀法制备的石墨烯基金属催化剂，由于少量二氧化锡的生成，即可以避免金属催化剂的团聚，还抑制了金属催化剂的中毒，进一步提高石墨烯基金属复合物的电催化性能。另一方面，作为锂离子电池的负极材料，介孔碳负载金属催化剂具有较好的电化学性能。介孔碳可以避免金属氧化物颗粒的团聚，又可以提高复合物的导电性。然而，暴露在孔道外的颗粒仍然会导致循环稳定性的下降，通过石墨烯包覆可以保护孔道外的金属氧化物颗粒，进一步提高其电化学性能。