[發(fā)明專利]一種納米梭形羥基碳酸鈰/石墨烯復(fù)合材料及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201810653537.6 | 申請(qǐng)日： | 2018-06-22 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN108906097B | 公開（公告）日： | 2021-01-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 馬飛;陳冠君;孫蘭;張龍 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 西安交通大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | B01J27/236 | 分類號(hào)： | B01J27/236;B01J35/10;H01M4/90;B82Y30/00 |
| 代理公司： | 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200 | 代理人： | 徐文權(quán) |
| 地址： | 710049 陜*** | 國(guó)省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 納米 羥基 碳酸 石墨 復(fù)合材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種納米梭形羥基碳酸鈰/石墨烯復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明將氧化石墨烯溶液作為石墨烯載體的前驅(qū)體，硝酸鈰·六水合物作為羥基碳酸鈰的前驅(qū)體，加入尿素以提供碳酸根，使用NaOH以提供OH?離子，與硝酸鈰·六水合物共同生成Ce(CO3)OH；通過一步水熱法，實(shí)現(xiàn)了納米梭形羥基碳酸鈰的可控制備，并均勻分散在石墨烯表面。本發(fā)明提供的方法，制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，所用原料易得，生產(chǎn)效率高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。制備出的復(fù)合材料兼具羥基碳酸鈰和石墨烯兩者的優(yōu)異性能，羥基碳鈰礦裂解水生成吸附態(tài)羥基的同時(shí)，提升了貴金屬催化劑的穩(wěn)定性，石墨烯具有高導(dǎo)電能力。
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及羥基碳酸鈰/石墨烯復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種納米梭形羥基碳酸鈰/石墨烯復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
近幾十年來，便攜式電子設(shè)備如手機(jī)、電腦的高速發(fā)展導(dǎo)致對(duì)能源需求的迅速增加，也對(duì)現(xiàn)有的電池技術(shù)提出了新挑戰(zhàn)。便攜式電子設(shè)備電池的待機(jī)時(shí)間短是當(dāng)前相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的突出問題。在眾多新電池技術(shù)的研究中，直接醇類燃料電池具有高能量密度、高能量轉(zhuǎn)換效率、燃料易于儲(chǔ)存和輸送以及環(huán)境友好型等優(yōu)點(diǎn)，使便攜式電子設(shè)備的理想供能技術(shù)，受到了越來越多的關(guān)注。
相較于現(xiàn)有電池技術(shù)，直接醇類燃料電池雖具有巨大優(yōu)勢(shì)，但其商業(yè)化應(yīng)用受到諸多限制。其中，貴金屬催化劑的活性低和穩(wěn)定性差是制約其商業(yè)化應(yīng)用的主要因素，而金屬氫氧化物或金屬羥基碳酸鹽的加入可顯著提升貴金屬催化劑的穩(wěn)定性；羥基碳酸鈰(化學(xué)式：Ce(CO3)OH)是一種重要的含稀土元素的化合物。具有非常好的光學(xué)和化學(xué)特性，在水溶液中高度羥基化，可促進(jìn)多電子復(fù)合過程的發(fā)生及多核化合物的形成，羥基碳酸鈰在電化學(xué)領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值。然而，由于其導(dǎo)電性差，嚴(yán)重限制著在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。羥基碳酸鈰倘若能制備出納米級(jí)羥基碳酸鈰與高導(dǎo)電性材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)，將顯著提升羥基碳酸鈰的電化學(xué)特性。
石墨烯基復(fù)合材料是解決上述問題的有效措施，通過將石墨烯與羥基碳酸鈰復(fù)合，利用石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電能力彌補(bǔ)羥基碳酸鈰導(dǎo)電性差的問題，提升羥基碳酸鈰的電化學(xué)特性，并推動(dòng)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí)，石墨烯大的比表面積(高達(dá)2630m2/g)為制備納米級(jí)均勻分散的羥基碳酸鈰提供了充足條件。
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種納米梭形羥基碳酸鈰/石墨烯復(fù)合材料及其制備方法，這種方法能夠有效控制納米級(jí)羥基碳酸鈰在石墨烯表面的均勻生長(zhǎng)，且制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
一種納米梭形羥基碳酸鈰/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
1)混合氧化石墨烯溶液與乙二醇溶液后超聲處理，形成均勻的混合溶液；
2)磁力攪拌步驟1)得到的混合溶液，同時(shí)加入硝酸鈰·六水合物并繼續(xù)攪拌，得到均勻的懸濁混合液；
3)在步驟2)得到的懸濁混合液中加入尿素，調(diào)整pH值至11.5～12.5，攪拌后得到混合體系；
4)將步驟3)得到的混合體系置于反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫，得到混合溶液；
5)離心處理步驟4)得到的混合溶液，收集沉淀物，用乙醇與去離子水的混合液洗滌沉淀物若干次；
6)將步驟5)中洗滌后的沉淀物干燥，得到納米梭形羥基碳酸鈰/石墨烯復(fù)合材料。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：
優(yōu)選的，步驟1)中，氧化石墨烯溶液和乙二醇溶液的體積比為1:(1～3)，氧化石墨烯的質(zhì)量濃度為1～10mg/ml。
優(yōu)選的，步驟1)中，超聲時(shí)間20～40min，超聲功率為150W。
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