[发明专利]一种磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子催化剂及制备方法

权利要求书

1.一种磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子催化剂及制备方法，该方法采用以下步骤：

(1) 石墨烯纳米带的制备

将多壁碳纳米管加入到强氧化剂中，在一定温度条件下进行氧化，经过多次离心清洗得到石墨烯纳米带；

(2) 磷掺杂石墨烯纳米带的制备

将石墨烯纳米带超声处理，持续搅拌下加入磷前躯体，然后在水热釜中高温反应进行磷掺杂，得到磷掺杂石墨烯纳米带；

(3) 磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子的制备

将磷掺杂石墨烯纳米带，稳定剂溶解在去离子水中，持续搅拌下加入钴前驱体，快速冻干在液氮中低温反应；

在气氛保护下升温到一定温度反应，然后将在气体保护温度下退火；

待系统自然冷却至室温后，用无水乙醇多次洗涤，真空干燥后得到石墨烯纳米带负载钴单原子。

2.根据权利要求1所述的磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子的制备方法，其特征在于，步骤（1）中强氧化剂为硫酸，高锰酸钾和重铬酸钾的一种或多种，所述的高温度为80℃到300℃。

3.根据权利要求1所述的磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的磷前躯体为磷酸，六氟磷酸，磷钼酸铵，苄基三苯基氯化磷，五硫化二磷，双硫磷，丙溴磷，氯代磷酸二苯酯，三(二甲胺基)膦，二甲基磷酰氯，磷酸钠，磷酸钙，三苯基膦磷烷，丁基三苯基溴化膦，六氯三聚磷腈，聚磷腈，异氯磷，二溴磷，三唑磷的一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的水热釜中反应温度为80℃到280℃，反应时间为40分钟到4小时。

5.根据权利要求1所述的磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的稳定剂为乙二胺四乙酸, 柠檬酸钠，抗坏血酸的一种或多种组合。

6.根据权利要求1所述的磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的液氮中低温为零下90°C到0°C，反应时间为10分钟到2小时。

7.根据权利要求1所述的磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的钴前驱体为八羰基二钴，碘化钴，氟化钴，溴化钴，亚硝酸钴钾，氨基磺酸钴，硝酸钴，草酸钴，双(环戊二烯)钴，六氨基氯化钴，硬脂酸钴，磷酸钴，乙酰丙酮钴，碳酸钴，硫酸钴，纳米铁酸钴的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子的制备方法，其特征在于，钴前驱体与稳定剂质量比为0.1%-100%，反应温度为40-180℃，保护气体为氮气，氨气，氩气，氦气，氖气中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的气氛保护下反应温度为200℃到900℃，反应时间为30分钟到5小时，退火温度为90℃到700℃。

10.根据权利要求1所述的磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子的制备方法，其特征在于，制备得到的磷掺杂石墨烯纳米带负载钴单原子负载的金属钴的含量为0.0001-30wt%，并且在制氢领域具有良好的催化性能和稳定性。