[发明专利]一种高效电催化剂复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于多级孔结构石墨烯气凝胶的高效电催化剂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 将石墨氧化后分散剥离到溶剂中，得到均匀分散的氧化石墨烯分散液；利用氧化剂对氧化石墨烯分散液进行刻蚀成孔处理，得到表面带有丰富的贯穿介孔结构的氧化石墨烯片层分散液；

S2. 加入还原剂进行还原组装，得到具有多级孔道结构的三维石墨烯水凝胶；

S3. 用金属前驱体溶液浸泡上述三维石墨烯水凝胶，利用水热法，得到多级孔结构的负载纳米金属或纳米金属合金催化剂的石墨烯复合水凝胶，冷冻干燥，得到所述高效电催化剂复合材料；或用金属前驱体溶液浸泡上述三维石墨烯水凝胶，冷冻干燥，再在惰性气体保护下利用高温热解法得到所述高效电催化剂复合材料；

步骤S1中，所述氧化石墨烯分散液的片层厚度为1～10层碳原子；所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.1～20 mg/mL；

步骤S2中，所述还原组装的条件为：60～90℃反应0.5～6 h；

步骤S3中，所述金属前驱体溶液中前驱体与三维石墨烯水凝胶的质量比为1：20～1000；

所述高效电催化剂复合材料中，纳米金属或纳米金属合金的种类选自Pt、Pd、Au、Ag、Ni、Fe、Co或Cu；

所述高温热解反应的条件为：300～500℃反应3～8 h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述氧化剂与氧化石墨烯分散液的质量和体积为0.1～10 g：1～100 mL。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的条件为：160～200℃反应3～24 h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的溶剂选自水、丙酮、乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇、乙二醇、DMSO、DMF、THF或吡啶中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的氧化剂选自铁氰化钾、氯化铁、双氧水、高锰酸钾或氯酸钾中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的还原剂选自硼氢化钠、氢碘酸、水合肼、抗坏血酸、氨水或乙二胺中的一种或几种。

7.权利要求1～6任意一项所述方法制备得到的基于多级孔结构石墨烯气凝胶的高效电催化剂复合材料。

8.根据权利要求7所述的高效电催化剂复合材料，其特征在于，所述高效电催化剂复合材料具有三维连续的多级孔结构；孔容为1.08～1.85 cm³/g；大孔的孔径为1～100 μm，介孔的孔径为2～50 nm；比表面积为400～600 m2/g。

9.权利要求7或8所述的高效电催化剂复合材料在作为或制备电极材料中的应用。

10.一种催化剂载体，其特征在于，包含权利要求7或8所述的高效电催化剂复合材料。