[發明專利]一種摻氮石墨烯-碳納米管復合催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202111189219.7
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN113769774A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 賈力;楊裔晟;張寶春;朱秀清
• 申請（專利權）人: 深圳穩石氫能科技有限公司
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B32/184;C01B32/198;C01B32/194;C01B32/168;C01B32/16
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 張瑞雪

1.一種摻氮石墨烯-碳納米管復合催化劑，其特征在于，所述催化劑包括碳載體以及負載在所述碳載體上的貴金屬；

所述碳載體由摻氮還原氧化石墨烯和摻氮碳納米管構成。

2.權利要求1所述的一種摻氮石墨烯-碳納米管復合催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、將摻氮還原氧化石墨烯與貴金屬前驅體溶液混合，使貴金屬沉積在摻氮還原氧化石墨烯上，得到載貴金屬摻氮還原氧化石墨烯；

S2、以重量份數計，將5-15份摻氮碳納米管與85-95份載貴金屬摻氮還原氧化石墨烯混合后，分散于水中，加入還原劑，在75-80℃的溫度下，反應6-8h，得到還原產物，將還原產物經過過濾、干燥后，得到摻氮石墨烯-碳納米管復合催化劑。

3.根據權利要求2所述的一種摻氮石墨烯-碳納米管復合催化劑的制備方法，其特征在于，所述S1包括如下步驟：將摻氮還原氧化石墨烯與貴金屬前驅體溶液混合均勻后，調節pH為9-11，加入硼氫化鈉溶液，室溫攪拌8-16h后，經過過濾、洗滌、干燥后，得到載貴金屬摻氮還原氧化石墨烯。

4.根據權利要求2所述的一種摻氮石墨烯-碳納米管復合催化劑的制備方法，其特征在于，所述摻氮還原氧化石墨烯采用如下方法制備：

將氧化石墨烯分散于鹽酸溶液中，得到懸浮液；將懸浮液置于冰浴中，向懸浮液中滴入苯胺，攪拌10-20min后，加入過硫酸銨，在冰浴下繼續攪拌5-7h，然后經過過濾、洗滌、干燥后，得到PANI-GO；將PANI-GO在保護氣體中，經過焙燒后，得到摻氮還原氧化石墨烯。

5.根據權利要求4所述的一種摻氮石墨烯-碳納米管復合催化劑的制備方法，其特征在于，所述焙燒溫度為850-950℃，焙燒時間為1-2h。

6.根據權利要求4所述的一種摻氮石墨烯-碳納米管復合催化劑的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯采用如下方法制備：

①將天然石墨粉、五氧化二磷、過硫酸鉀加入到濃硫酸中，在75-85℃的溫度下保溫攪拌4-5h，得到混合液；將混合液冷卻至室溫，加入去離子水進行稀釋，然后使其靜置，棄去上清液，將沉淀物經過過濾、洗滌、干燥后，得到預氧化石墨粉；

②將預氧化石墨粉在濃硫酸和高錳酸鉀的作用下進行氧化反應，然后將氧化物分別經過過氧化氫的還原、酸洗、水洗、干燥后，得到氧化石墨烯。

7.根據權利要求2所述的一種摻氮石墨烯-碳納米管復合催化劑的制備方法，其特征在于，所述摻氮碳納米管采用如下方法制備：

將生長基底清洗、干燥后備用；

將二茂鐵溶解于二甲苯中，配制成碳源前驅體溶液；

將生長基底放入反應爐中，將反應爐密封，向反應爐內通入保護氣體以排出空氣，同時加熱反應爐；

當反應爐內溫度達到500℃后，通入流速為300-400sccm的保護氣體和100-150sccm的還原氣體；然后升溫至600-700℃時，以0.1-0.3mL/min的速度注入碳源前驅體溶液，持續30-40min；然后停止通入，并繼續在600-700℃的溫度下維持20-30min；

停止通入還原性氣體，使反應爐在保護性氣體的氛圍中冷卻至室溫后，得到摻氮碳納米管。

8.根據權利要求2所述的一種摻氮石墨烯-碳納米管復合催化劑的制備方法，其特征在于，所述還原劑為水合肼、氨水、二甲肼、硼氫化鈉中的一種或多種。