一种氮掺杂石墨烯燃料电池催化剂的制备和应用

摘要

本发明提供了一种氮掺杂石墨烯燃料电池催化剂的制备和应用。所述的氮掺杂石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化石墨分散于溶剂中，超声处理，得到氧化石墨烯溶液；将非贵金属盐及其水合物中的至少一种和含氮有机小分子分散于溶剂中，得到混合溶液；将氧化石墨烯溶液滴加到上述混合溶液中，蒸干溶剂，得到氮掺杂石墨烯前驱体，在惰性气体保护下升温至600～1000℃，保温1～4h，自然冷却，得到氮掺杂石墨烯催化剂。本发明的氮掺杂石墨烯制备工艺简单，所需原料成本低，产量高，易于实现工业化生产，具有很高的氧还原催化活性，可以应用于燃料电池、金属-空气电池以及微生物燃料电池等领域。

主权项

一种氮掺杂石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，将氧化石墨分散于溶剂中，超声处理1‑3h，得到氧化石墨烯溶液；第二步，将非贵金属盐及其水合物中的至少一种和含氮有机小分子分散于溶剂中，在50‑70^oC下搅拌1‑3h，得到混合溶液；所述非贵金属盐为硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、氯化亚铁、醋酸铁、硫酸钴、硝酸钴、氯化钴和醋酸钴中至少一种；所述含氮的有机小分子为单氰胺、双氰胺、三聚氰胺和尿素中的至少一种；第三步，将氧化石墨烯溶液滴加到上述混合溶液中，在50‑70^oC下继续搅拌10‑15h，然后蒸干溶剂，得到氮掺杂石墨烯前驱体，以氮掺杂石墨烯前驱体的质量为基准，所述氧化石墨的质量百分比为10wt%~90wt%，含氮有机小分子的质量百分比为10wt%~90wt%，非贵金属盐的质量百分比为1wt%~10wt%，所述氧化石墨、含氮有机小分子和非贵金属盐的质量百分比之和为100%；第四步，将上述氮掺杂石墨烯前驱体置于石英舟中，在惰性气体保护下以5‑25^oC/min升温至600~1000^oC，保温1~4h，自然冷却，得到氮掺杂石墨烯催化剂。