[發(fā)明專利]一種氮摻雜石墨烯催化劑及其制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310586828.5
• 申請(qǐng)日: 2013-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103611555A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬錦麗;周學(xué)俊;石晶晶;卿欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;H01M4/90
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

1.一種氮摻雜石墨烯催化劑，其特征在于，由氮摻雜石墨烯前驅(qū)體經(jīng)過(guò)焙燒制成，所述的氮摻雜石墨烯前驅(qū)體采用包括非貴金屬鹽及其水合物中的至少一種、氧化石墨和含氮有機(jī)小分子的原料制備，所述原料中氧化石墨的質(zhì)量百分比為10wt％～89wt％，含氮有機(jī)小分子的質(zhì)量百分比為10wt％～89wt％，非貴金屬鹽及其水合物中的至少一種的質(zhì)量百分比為1wt％～10wt％。

2.如權(quán)利要求1所述的氮摻雜石墨烯催化劑，其特征在于，所述的含氮的有機(jī)小分子為單氰胺、雙氰胺、三聚氰胺和尿素中的至少一種。

3.如權(quán)利要求1所述的氮摻雜石墨烯催化劑，其特征在于，所述的非貴金屬鹽為鐵鹽及過(guò)渡金屬鹽中的至少一種。

4.如權(quán)利要求3所述的氮摻雜石墨烯催化劑，其特征在于，所述的鐵鹽為硫酸亞鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、氯化鐵、氯化亞鐵和醋酸鐵中至少一種。

5.如權(quán)利要求3所述的氮摻雜石墨烯催化劑，其特征在于，所述的過(guò)渡金屬鹽為硫酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷、醋酸鈷、硫酸鈰、硝酸鈰、硫酸錳、硫酸鎳、醋酸鎳和醋酸銅中的至少一種。

6.權(quán)利要求1所述的氮摻雜石墨烯催化劑的制備方法，其特征在于，具體步驟為：

第一步，按重量百分比稱取氧化石墨、含氮有機(jī)小分子和非貴金屬鹽，將氧化石墨、含氮有機(jī)小分子和非貴金屬鹽與溶劑混合，研磨至溶劑完全揮發(fā)，干燥后得到氮摻雜石墨烯前驅(qū)體；

第二步，將上述氮摻雜石墨烯前驅(qū)體置于石英舟中，在惰性氣體保護(hù)下以5～25℃/min升溫至600～1000℃焙燒還原處理1～3h，得到氮摻雜石墨烯催化劑。

7.如權(quán)利要求6所述的氮摻雜石墨烯催化劑的制備方法，其特征在于，所述的溶劑為水、醇類、酮類、氯仿或四氫呋喃。

8.如權(quán)利要求6所述的氮摻雜石墨烯催化劑的制備方法，其特征在于，所述的惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?/p>

9.應(yīng)用權(quán)利要求1-5所述的氮摻雜石墨烯制備膜電極結(jié)合體的方法，其特征在于，具體步驟為：將上述的氮摻雜石墨烯催化劑經(jīng)過(guò)超聲分散到分散劑中，得到催化劑溶液：將催化劑溶液轉(zhuǎn)移到玻碳電極上，將甲醇溶液和Nafion溶液混合作為粘結(jié)劑，將粘結(jié)劑滴在已轉(zhuǎn)移到玻碳電極上的催化劑溶液上，室溫下晾干，得到膜電極結(jié)合體。

10.如權(quán)利要求9所述的制備膜電極結(jié)合體的方法，其特征在于，所述的膜電極結(jié)合體上氮摻雜石墨烯的負(fù)載量為80～2000μg/cm²。