[发明专利]石墨烯/镍铁类水滑石双功能氧催化剂及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种石墨烯/镍铁类水滑石的非金属双功能氧催化剂及其制备方法和在碱性介质中对析氧反应和氧还原反应的电催化应用。该催化剂是以胶束为模板，依次在水热和还原条件下，将镍铁类水滑石组装到石墨烯上形成球状多孔的氧化石墨烯/镍铁类水滑石复合物。该方法包括先将氧化石墨烯和金属盐分散到胶束中，引入碱源后水热条件下合成氧化石墨烯/类水滑石复合物，得到的产物经水合肼还原，得到该催化剂。本发明制备的氧催化剂在碱性条件下兼具高的析氧和氧还原催化活性、良好的稳定性和优异的甲醇耐受性，且所用原料成本低、制备方法简单，易于操作，便于大规模生产。

主权项

一种石墨烯/镍铁类水滑石双功能氧催化剂，其特征在于所述催化剂是以胶束为模板，在水热条件下，先将镍铁类水滑石组装到氧化石墨烯上形成氧化石墨烯/镍铁类水滑石复合物，然后将其还原形成石墨烯/镍铁类水滑石球状纳米复合物，所述氧化石墨烯记为GO，石墨烯记为rGO，镍铁类水滑石记为LDH，氧化石墨烯/镍铁类水滑石记为GO/LDH，石墨烯/镍铁类水滑石记为rGO/LDH；所述石墨烯/镍铁类水滑石双功能氧催化剂的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤：(a)GO/LDH复合物的制备将一定量GO分散于乙二醇中，使其浓度为1.0～1.5mg/mL，超声分散1小时，3000rpm离心10min除去未剥离的GO，得到剥离的GO分散液，取该分散液20mL，按一定摩尔比向其中加入六水合氯化镍和六水合氯化铁，使金属离子总浓度为0.04mol/L，搅拌使其完全溶解，然后缓慢加入0.2～0.6g十二烷基磺酸钠，搅拌条件下使其全部溶解后匀速滴入10mL含有0.16g NaOH的乙二醇溶液，将该混合液移入反应釜中，于180℃反应24h，反应液离心分离后，分别用去离子水和乙醇洗涤三次，干燥后即为GO/LDH复合物；(b)rGO/LDH氧催化剂的制备将步骤(a)中所得的GO/LDH复合物分散于水溶液中，使其浓度为1mg/ml，移取100ml该溶液，分别加入质量分数为35％的水合肼50μL和质量分数为27％的氯化铵水溶液350μL，搅拌均匀后转入反应釜中，于180℃条件下反应1h，所得固体样品离心分离后用去离子水和乙醇洗涤三次，干燥后得双功能氧催化剂rGO/LDH。