[发明专利]缺陷调控的石墨烯/Ag-TCNQ量子点复合材料

说明书

本发明涉及一种缺陷调控的石墨烯/Ag‑TCNQ量子点复合材料，以2维低缺陷石墨烯为载体，0维Ag‑TCNQ量子点负载在所述载体上，其步骤为：将硝酸银溶液置于低缺陷石墨烯悬浮液静置反应一段时间，乙腈离心洗涤，加入有机配体7,7,8,8‑四氰基对苯二醌二甲烷的乙腈溶液，继续静置反应一段时间，离心收集产物，得到所述的复合材料。该材料展现了良好的电催化氧还原性能，通过调控石墨烯的缺陷程度可以改变在电化学反应过程中的电子转移数（二电子或四电子），使其在能源、催化等领域有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种2D/0D的低缺陷石墨烯/Ag-TCNQ量子点复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

锌空气电池，是以金属锌为负极、氧气为正极活性物质的金属-空气电池。锌空电池的理论能量密度为1086Wh·kg^-1，约为商用锂离子电池的5倍，锌空电池的电流密度较低，更加适用于能量密度需求高、功率要求低的应用场景。氧还原反应（ORR）是金属-空气电池、多类型燃料电池的重要反应，是决定上述电池能量转换效率、功率密度等性能的重要反应，但应用在ORR反应中的材料多为二电子反应，导致输出电压低，所以迫切需要调控催化剂材料，使之进行四电子反应，来提高输出电压，提高能量转化率，增加实用效率。

导电金属化合物（Ag-TCNQ）是一类传统的功能材料，具有多孔、导电等良好的结构特点，在电催化氧还原反应（ORR）反应中有潜在的应用前景，但其微观形貌一般为团聚的纳米颗粒、纳米线等，主要应用于光学和电子器件。由于Ag-TCNQ材料表面原子占了较大的比重，所以表面态密度将会大大增加，同时，对于这样小尺寸的颗粒，各种量子效应(量子尺寸效应、量子局限效应、量子隧道效应、量子干涉效应等)十分显著。虽然零维尺度中有更丰富的活性位点，但由于零维材料的表面能较大，也很容易团聚形成块体材料而失活。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种催化性能良好、制备方法简单的石墨烯/Ag-TCNQ量子点复合材料。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种石墨烯/Ag-TCNQ量子点复合材料，以2维（D）低缺陷石墨烯为载体，0维Ag-TCNQ量子点负载在所述载体上。

上述石墨烯/Ag-TCNQ量子点复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将硝酸银溶液置于低缺陷石墨烯悬浮液静置反应一段时间，乙腈离心洗涤，加入有机配体7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷（TCNQ）的乙腈溶液，继续静置反应一段时间，离心收集产物，得到所述的复合材料。

较佳的，低缺陷石墨烯悬浮液的溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮，悬浮液浓度为0.005-0.25 mg/mL；硝酸银溶液浓度为10-30 mg/mL； TCNQ的乙腈溶液浓度为1-5 mg/mL，以体积比计，低缺陷石墨烯悬浮液：硝酸银溶液：TCNQ的乙腈溶液=20:1:10。

较佳的，将硝酸银溶液置于低缺陷石墨烯悬浮液静置反应30 min。

较佳的，加入TCNQ的乙腈溶液，继续静置反应10min以上。

与现有技术相比，本发明有以下显著优点：

1）制备方法简单，具有大规模应用的前景；2）由于低缺陷石墨烯晶格缺陷改善了石墨烯的半导体性能、离子扩散系数、分散性及反应活性，拓展了其应用领域。缺陷调控后的石墨烯与原本的高缺陷石墨烯进行氧还原反应对比，发现缺陷调控后的石墨烯进行四电子反应，增加了能源的利用率而且还提高的反应活性。低缺陷所产生的空隙为离子的传输开辟了通道，增加了石墨烯对离子和气体小分子的通透性，改善了离子扩散系数和反应活性，增强了吸附原子与石墨烯之间的相互作用。

附图说明

图1是本发明制备2D/0D低缺陷石墨烯/Ag-TCNQ复合材料的流程示意图。