本发明专利技术提供一种Pt/Fe3O4-CeO2复合材料，Pt纳米粒子沉积在包覆Fe3O4的CeO2纳米颗粒表面。该复合材料的制备方法包括如下步骤：将纳米CeO2分散到水中，浓度为0.10～0.15mol/L，超声震荡，依次向溶液中加入浓盐酸、可溶性Fe3+盐和Fe2+盐，得混合体系，其中，浓盐酸的质量为CeO2水溶液质量的2％，Fe3+盐和Fe2+盐的摩尔比为2∶1，Fe3+盐在体系中的浓度为0.8～1.0mol/L；向上述混合体系中加入氨水溶液，继续搅拌20～40分钟，获得Fe3O4-CeO2纳米复合材料；将所述Fe3O4-CeO2纳米复合材料配制成质量浓度为2.0mg/mL～2.5mg/mL的分散液，并与H2PtCl4水溶液混合，再加入NaBH4水溶液，即获得所述Pt/Fe3O4-CeO2纳米复合材料。本发明专利技术还提供上述Pt/Fe3O4-CeO2纳米复合材料在电活性物质检测中的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新材料
,具体涉及一种PVFe3O4-CeO2复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
复合纳米材料是指由两种或两种以上物理化学性质截然不同的组分构成的纳米复合体系，各成分间具有相互接触的界面。由于复合材料在纳米体系中集成了性能差异明显的不同组分，并且在纳米尺度上各组分之间产生强相互耦合、协同放大作用，因此复合结构纳米材料不仅具有明显增强的本征性能，而且还表现出许多新奇特性，突破了单一组分材料性能的局限，在新功能材料的研发、新能源的有效利用、环境保护与污染处理、生化医药等重要领域均表现出优异的应用前景。随着人们对能源需求的逐渐增加，直接燃料电池作为一种清洁、可持续能源已引起人们广泛的研究兴趣。在燃料电池的发展改进过程中，大量工作集中在合成一种对甲醇氧化具有较高催化活性的新型催化剂。考虑到所面临的CO污染问题，Pt基材料催化剂一直被广泛应用。为提高Pt的电催化活性，需要选择一种稳定性好，价格低廉且与Pt存在可能协同效应的基质。CeO2纳米颗粒由于具有价格低廉和较高的储氧、输氧能力等优点，在不同领域都有广泛应用。尽管CeO2存在Ce3+与Ce4+的可逆氧化还原反应，但其导电性较弱，催化活性差。对CeO2纳米粒子进行修饰以提高其导电性进而改善其催化活性十分必要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种PVFe3O4-CeO2复合材料及其制备方法和应用。本专利技术是这样实现的，一种PVFe3O4-CeO2复合材料,Pt纳米粒子沉积在包覆Fe3O4的CeO2纳米颗粒表面。本专利技术还提供一种PVFe3O4-CeO2复合材料的制备方法，其包括如下步骤:将纳米CeO2分散到水中，浓度为0.10 0.15mol/L，超声震荡，依次向溶液中加入浓盐酸、可溶性Fe3+盐和Fe2+盐，得混合体系，其中，浓盐酸的质量为水溶液质量的2%，Fe3+盐和Fe2+盐的摩尔比为2: 1，Fe3+盐在体系中的浓度为0.8 1.0mol/L ;向上述混合体系中加入氨水溶液，继续搅拌20 40分钟，获得Fe3O4-CeO2纳米复合材料；将所述Fe3O4-CeO2纳米复合材料配制成质量浓度为2.0mg/mL 2.5mg/mL的分散液，并与H2PtCl4水溶液混合，再加入NaBH4水溶液，获得所述PVFe3O4-CeO2复合材料。以及，上述PVFe3O4-CeO2复合材料在电活性物质检测中的应用。本专利技术的PVFe3O4-CeO2复合材料，利用了 Pt纳米颗粒和CeO2纳米颗粒的协同放大催化作用，在CeO2纳米材料表面修饰一层Fe3O4,结合Fe3O4优良的导电性能以及CeO2本身的电子传递能力，提高复合材料的整体性能。其不仅具有较好的稳定性，而且在CeO2表面修饰Fe3O4增强了复合材料在硫酸溶液中的抗酸性，降低了溶解性。进一步，该复合材料制备方法简单，成本低，应用范围广。此外，该PVFe3O4-CeO2复合材料具有良好的催化活性，适用于电活性物质的检测，并具有较高的灵敏度。附图说明图1是本专利技术实施例的PVFe3O4-CeO2复合材料制备方法的示意图；图2是本专利技术实施I的Fe3O4-CeO2复合材料的透射电镜图；图3是本专利技术实施I的PVFe3O4-CeO2复合材料的透射电镜图；图4是本专利技术实施I的PVFe3O4-CeO2复合材料的透射电镜图；图5 是 CeO2、Pt-CeO2 和 Pt/Fe304_Ce02 分别修饰的电极在 0.5M H2SO4 中 IOOmVs4扫速下的循环伏安(CV)曲线；图6 是Ce02、Pt-Ce0jPPt/Fe304-Ce02*别修饰的电极在含有 IM 甲醇的 0.5M H2SO4溶液中IOOmVsH扫速下甲醇的电化学氧化的CV曲线。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例的一种PVFe3O4-CeO2复合材料，Pt纳米粒子沉积在包覆Fe3O4的CeO2纳米颗粒表面。其中，CeO2为立方晶体结构，粒径约为20 30nm，包覆上Fe3O4后呈无定形态。Fe3O4、CeO2摩尔比约为1:1。负载的Pt纳米粒子约2 5nm。请参阅图1，显示本专利技术实施例的PVFe3O4-CeO2复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤:SOl:将纳米CeO2分散到水中，浓度为0.10 0.15mol/L，超声震荡，依次向溶液中加入浓盐酸、可溶性Fe3+盐和Fe2+盐，得混合体系，其中，浓盐酸的质量为CeO2水溶液质量的2% ,Fe3+盐和Fe2+盐的摩尔比为2: 1，Fe3+盐在体系中的浓度为0.8 1.0mol/L ;S02:向上述混合体系中加入氨水溶液，继续搅拌20 40分钟，获得Fe3O4-CeO2纳米复合材料；S03:将所述Fe3O4-CeO2纳米复合材料配制成质量浓度为2.0mg/mL 2.5mg/mL的分散液，并与H2PtCl4水溶液混合，再加入NaBH4水溶液，获得所述PVFe3O4-CeO2复合材料。步骤SOl中，超声震荡30min以上，以使得纳米CeO2在水中分散均匀，所述可溶性Fe3+盐可以为FeCl3.6H20，所述Fe2+盐可以为FeCl2.4H20，所述混合体系可以进一步超声震荡，使其混合均匀。步骤S02具体为，将氨水溶液缓缓加入到上述体系中，继续搅拌20 40分钟，得到Fe3O4-CeO2纳米复合材料步骤S03中，将上述制备好的Fe3O4-CeO2纳米复合材料离心，沉淀用二次蒸馏水洗漆。Fe3O4-CeO2纳米复合材料溶于二次蒸懼水中，配制成质量浓度为2.0mg/mL 2.5mg/mL的Fe3O4-CeO2纳米复合材料分散液，将质量浓度为0.8% 1.2%的H2PtCljK溶液缓缓倒入盛有上述纳米复合材料的烧杯，并超声振荡均匀，Fe3O4-CeO2纳米复合材料分散液与H2PtCl4水溶液的体积比为5: 2，再缓缓倒入质量浓度为4% 6%的NaBH4水溶液，H2PtCl4水溶液和NaBH4水溶液的体积比为2: I，离心，沉淀即为Pt/Fe304-Ce02复合材料。本实施例的PVFe3O4-CeO2复合材料可应用于电活性物质的检测，如甲醇、抗坏血酸、尿酸、过氧化氢等。取PVFe3O4-CeO2复合材料溶液涂于工作电极上，自然晾干。对电极为钼电极，参比电极为饱和甘汞电极，形成三电极电化学系统，将其应用于甲醇、抗坏血酸、尿素以及过氧化氢的检测。本专利技术实施例提供的PVFe3O4-CeO2复合材料，催化活性组分Pt具有纳米尺度，并且高度、均匀分散于Fe3O4-CeO2纳米颗粒表面，使该材料作为催化剂时具有良好的活性；CeO2表面包覆上Fe3O4后使材料整体导电性升高，大大促进了甲醇等电活性物质在Pt-CeO2上的电子转移速率；进一步地，与现有的Pt-CeO2体系、Pt/C体系、Pt/Ru/C体系、Pt/Au体系相比，该体系对一氧化碳的抗毒化能力有较大幅度提高。以下通过具体的实施例来说明上述PVFe3O4-CeO2复合材料及其制备方法和应用。实施例1:将20mg CeO2分散到20mL水中使浓度为lmg/mL，超声震荡30分钟本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Pt/Fe3O4?CeO2复合材料，其特征在于，Pt纳米粒子沉积在包覆Fe3O4的CeO2纳米颗粒表面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：渠凤丽，孙海宜，孔荣梅，尤进茂，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：
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