[发明专利]一种石墨烯担载的非贵金属电催化剂的制备方法及应用

权利要求书

1.一种石墨烯担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于：将含氮配体与金属盐溶解在50~100°C的水中，回流搅拌0.5~24h；将氧化石墨烯在水中超声分散，50~100°C下预热0.5~24h，得到氧化石墨烯水溶液，将氧化石墨烯水溶液与上述溶液混合，回流搅拌0.5~24h，冷却至室温；加入还原剂固体或其水溶液，反应0.5~24h；抽滤、烘干；在400~1200℃下的载气中焙烧0.5~5h，冷却至室温；加入5~5000mL酸性水溶液，在50~100°C的水浴中回流0.5~24h后，抽滤，水洗至中性，烘干。

2.按照权利要求1所述石墨烯担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于：所述含氮配体包括4,4’-联吡啶、2,2’-联吡啶、邻菲罗啉、吡啶二胺或三聚氰胺中的两种或两种以上的混合物；含氮配体与氧化石墨烯的质量百分比为1:100~1:1。

3.按照权利要求1所述石墨烯担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于：所述金属盐包括Fe、Co、Cr、Cu、Ni、Mn、Zn、Mg的氯化物、乙酰丙酮基化合物、硝酸盐、乙酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐，草酸盐中的两种或两种以上混合物，所述金属盐在石墨稀上的载量为0.1-50%。

4.按照权利要求1所述石墨烯担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯水溶液的浓度为0.1~100mg/mL。

5.按照权利要求1所述石墨烯担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于：所述还原剂包括甲醛、甲酸、硼氢化锂、硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化胺、甲醇、乙醇、多元醇、水合肼、乙二酸、苹果酸、柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、抗坏血酸和它们的衍生物及类似物中的一种或二种以上的混合物；

在整个体系中，还原剂的最终浓度为0.5~1000mmol/L。

6.按照权利要求1所述石墨烯担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于：所述载气包括气、氖气、氩气、氮气、氨气中的一种或二种以上的混合气体。

7.按照权利要求1所述石墨烯担载的非贵金属电催化剂的制备方法，其特征在于：所述酸性水溶液包括硼酸、硫酸、苯磺酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸、磷酸、钨酸、氢氟酸、磷钨酸、硝酸、高氯酸中的一种或两种以上的混合物；酸性水溶液的浓度为0.1~10mol/L。

8.一种权利要求1所述方法制备的石墨烯担载的非贵金属电催化剂，其特征在于：该催化剂为2-200nm的颗粒担载或包覆在被还原的氧化石墨烯上。

9.一种权利要求8所述石墨烯担载的非贵金属电催化剂应用于质子交换膜燃料电池。