[发明专利]一种以石墨烯为衬底的金属单原子二维材料的制备及应用

摘要

本发明提供了一种以石墨烯为衬底的金属单原子二维材料的制备及应用，其制备方法包括以下步骤先在氧化石墨烯上吸附两种金属离子，一种是目标金属离子，另一种是分散金属离子，再通过矿化、洗涤除去其中的分散金属离子，之后再经过包裹、加热还原、退火，最终制得以石墨烯为衬底的目标金属单原子二维材料。本制备方法有效地解决了金属单原子在制备过程中团聚耦合形成团簇的问题，提高了终产品的单原子率；有效降低了金属单原子与石墨烯之间的键合作用，增强了金属单原子的活性；并提高了金属单原子的稳定性，解决了金属单原子易与衬底脱离的问题，得了真正意义上的金属单原子二维材料。

主权项

一种以石墨烯为衬底的金属单原子二维材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：（1）将金属A的水溶性盐和金属B的水溶性盐分别用去离子水溶解配制成溶液，然后将两种溶液加入到氧化石墨烯水溶液中，室温搅拌、吸附0.5~1h后，离心，去上清液，固体再用去离子水洗涤1~3次后，得到吸附有两种金属离子的氧化石墨烯；其中，所述金属A为Pt、Pd、Au、Ir、Ag、Rh、Os、Fe、Co、Ni、Cr、Mn、Ti、Sc、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Tl、Pb或Cu中的任意一种，所述金属B为Li、Na、K、Rb、Cs、Ba或Sr中的任意一种；（2）向吸附有两种金属离子的氧化石墨烯中加入矿化剂，使吸附在氧化石墨烯表面的金属A离子矿化，将矿化后的溶液离心，去上清液，固体再用去离子水洗涤1~3次，除去金属B离子；（3）将步骤（2）中除去金属B离子的氧化石墨烯分散于去离子水中，然后加入包裹剂进行包裹；（4）将步骤（3）中包裹后的氧化石墨烯分散于去离子水中，并将其冷冻，再将冷冻后的产品置于冷冻干燥机中，除去水分，然后在还原性气氛下退火，最终得到以石墨烯为衬底的金属单原子二维材料。