[发明专利]一种钴和石墨烯复合纳米材料催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钴和石墨烯复合纳米材料催化剂及其制备方法。催化剂的主要成分为钴和石墨烯；催化剂的制备步骤为：采用浸渍法将钴盐负载到自合成或商业购买的还原氧化石墨烯上，浸渍后经过干燥，得到含有钴盐/石墨烯的催化剂前驱体，然后将前驱体在氮气氛围下焙烧，使钴盐分解，同时使钴物种与石墨烯产生强相互作用，得到钴与石墨烯复合纳米材料，该催化剂同时含有与石墨烯基底紧密结合单原子钴、钴原子簇以及钴氧化物纳米粒子。

技术领域

本发明涉及一种钴和石墨烯复合纳米材料催化剂、该催化剂的主要成分以及该催化剂的制备方法。

背景技术

优良催化剂是提高催化反应性能的关键。催化剂的性能主要由两方面决定：一个是成分，另一个是制备方法。同样的成分，采用不同的制备方法，其性能会差异很大，同理，同样的制备方法采用不同的成分，也会产生效果不同的催化剂。近年来，含有单原子、原子簇以及粒度分布均匀的纳米粒子的催化剂越来越受到重视，通过在纳米层次对催化剂的组成、结构和形貌以及电子态的调控，能够实现高效催化作用。含有单原子的催化剂制备技术主要包括逐步还原法(Zhang H.,Kawashima K.,Okumura M.,et al.Colloidal Ausingle-atom catalysts embedded on Pd nanoclusters[J].Journal ofMaterialsChemistry A,2014,2(33):13498.)、浸渍法(Mosesdebusk M.,Yoon M.,Allard L.F.,etal.CO oxidation on supported single Pt atoms:experimental and ab initiodensity functional studies ofCO interaction with Pt atom onθ-Al₂O₃(010)surface.[J].Journal ofthe American Chemical Society,2013,135(34):12634-12645.)、原子层沉积法(Xing J.,Chen J.F.,Li Y.H.,et al.Stable Isolated MetalAtoms as Active Sites for Photocatalytic Hydrogen Evolution[J].Chemistry-AEuropean Journal,2014,20(8):2138-2144.)、反Ostward熟化法(Hu,P.,Huang,Z.,Amghouz,Z.,Makkee,M.,Xu,F.,Kapteijn,F.,Dikhtiarenko,A.,Chen,Y.,Gu,X.and Tang,X.(2014),Electronic Metal–Support Interactions in Single-AtomCatalysts.Angew.Chem.Int.Ed.,53:3418-3421.)等。一些方法虽然能取得较好的金属负载效果，但是制备工艺负载，成本高，难以工业化推广。