[发明专利]一种电催化还原氧气的阴极材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种电催化还原氧气的阴极材料的制备方法，其特征在于，所述阴极材料包括碳纸、部分还原的氧化石墨烯和Pt，所述部分还原的氧化石墨烯负载于碳纸表面，所述Pt负载于部分还原的氧化石墨烯表面；

所述碳纸和Pt的质量比为10-65:1；

所述碳纸通过焙烧亲水性碳纸得到，焙烧的温度为200-390℃，焙烧的时间为5h；

所述制备方法包括如下步骤：

(1)对碳纸进行亲水性处理，得到亲水性碳纸；

(2)焙烧亲水性碳纸，得到焙烧产物，焙烧的温度为200-390℃，焙烧的时间为5h；

(3)将焙烧产物置于氧化石墨烯的分散液中，并超声，得到表面负载有氧化石墨烯的焙烧产物；

(4)将步骤(3)得到的产物中的氧化石墨烯部分还原，得到表面负载有部分还原的氧化石墨烯的焙烧产物；

(5)在部分还原的氧化石墨烯表面沉积Pt，得到所述阴极材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纸和Pt的质量比为50:1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Pt的粒径大小为100-200nm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述亲水性处理为：将碳纸置于非离子型表面活性剂中浸泡，之后置于去离子水中超声清洗。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述非离子型表面活性剂选自曲拉通X-100。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳纸在非离子型表面活性剂中浸泡的时间为8-24h。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述超声清洗的时间为2h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述焙烧在马弗炉中进行。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.1-0.5wt％。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述超声的时间为1-5h。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)使用弱还原剂将氧化石墨烯部分还原，所述弱还原剂选自抗坏血酸溶液。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述抗坏血酸溶液的浓度为1-10mgmL^-1。

13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述部分还原为：将步骤(3)得到的产物置于浓度为1-10mg mL^-1的抗坏血酸溶液中静置8-24h。

14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)采用如下方法沉积Pt：将表面负载有部分还原的氧化石墨烯的焙烧产物作为阴极，以Pt片为阳极，采用含有NH₄Cl和PtCl₄的pH值为1的电镀液，以20mA的电流电镀10-20min。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述NH₄Cl的浓度为10mM。

16.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述PtCl₄的浓度为1mM。