[发明专利]氮硫共掺杂石墨烯基负载核壳纳米粒子复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氮硫共掺杂石墨烯基负载核壳纳米粒子复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料以氮硫共掺杂石墨烯为基底，Co@Co₃O₄核壳纳米粒子均匀布设在所述氮硫共掺杂石墨烯基底上，其中所述Co@Co₃O₄核壳纳米粒子尺寸为15-20nm；

所述制备方法包括如下步骤:

1）取氧化石墨烯加入二甲基亚砜中，超声分散后，在搅拌状态下依次加入2-甲基咪唑和醋酸钴；

2）将步骤1）中的混合溶液进行溶剂热反应，得到ZIF-67/氧化石墨烯前驱体；其中所述溶剂热反应条件为：密闭反应釜中，反应温度为130-150℃，反应时间为20-24 h；

3）将步骤2）中的前驱体进行后处理，然后在惰性气体氛围下进行煅烧，得到氮硫共掺杂石墨烯基负载钴纳米粒子复合材料；

4）将步骤3）中的煅烧产物再在空气中煅烧，即得氮硫共掺杂石墨烯基负载核壳纳米粒子复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述复合材料中，按质量百分比计，所述氮硫共掺杂石墨烯为46-52%，所述Co@Co₃O₄核壳纳米粒子为48-54%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮硫共掺杂石墨烯基底中，氮按质量百分比计占石墨烯质量的3.5-4.3%；硫按质量百分比计占石墨烯质量的3.9-4.7%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中2-甲基咪唑和醋酸钴的摩尔比为2-4：1；氧化石墨烯与二甲基亚砜的质量体积比为：50-100mg：60mL；醋酸钴与氧化石墨烯质量比为：1-3：1。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中惰性气体氛围下煅烧温度为700-900 ℃，时间为2-3 h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中空气中煅烧温度为200-300 ℃，时间为2-3 h。

7.一种权利要求1-6任一项所述的制备方法制备所得氮硫共掺杂石墨烯基负载核壳纳米粒子复合材料的应用，其特征在于，具体为，用于氢燃料电池中氧还原催化反应。