[发明专利]金属@石墨化碳/石墨烯复合物电催化剂材料及其制备方法

摘要

本发明属于电催化材料技术领域，具体为一种金属@石墨化碳/石墨烯复合物电催化剂材料及其制备方法。本发明首先采用过量金属诱导的复合策略合成金属有机骨架材料（MOF）/石墨烯复合物，然后利用石墨烯的微波吸附致热效应瞬间产生的高温将MOF转化成金属和含碳的气体，实现核壳结构金属@石墨化碳类似于化学气相沉积的秒级合成，进而得到金属@石墨化碳/石墨烯复合物。通过改变MOF的组分或者在微波过程中引入N、P、S、B等元素前驱体，获得一系列核壳结构金属和金属化合物@异质原子掺杂石墨化碳壳/石墨烯复合物。本发明制备方法工艺简单，成本低廉，原料资源丰富；制备的电催化剂材料催化活性高，循环寿命长，可成为水分解设备、金属空气电池和燃料电池的下一代催化剂材料。

主权项

1.一种金属@石墨化碳/石墨烯复合物电催化剂材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）利用过量金属离子诱导制备金属有机骨架材料（MOF）/氧化石墨烯复合物把配体配成0.1‑10 M的溶液，取0.01‑0.1 mL 加入1‑10 mL、 1‑10 mg/mL 氧化石墨烯中，摇匀后加入0.1‑1.0 mL 、0.1‑10 M的金属盐离子溶液，形成MOF/氧化石墨烯复合物溶液；将上述溶液使用离心机 5000‑20000 rpm离心5‑30 min，倒掉上层液体，加入适量的去离子水或者含有非金属元素前驱体的去离子水溶液；然后冷冻干燥，获得MOF/氧化石墨烯或者含有非金属元素前驱体的MOF/氧化石墨烯海绵；其中，所述配体选自氰基配体、羧酸基配体和咪唑基配体；所述金属盐选自金属硝酸盐、金属硫酸盐、金属醋酸盐和金属氯化物；所述非金属元素选自N、P、S和B元素；（2）利用微波辅助的热转化方法制备金属@石墨化碳/石墨烯复合物将步骤（1）中所得的MOF/氧化石墨烯海绵或者含有非金属元素前驱体的MOF/氧化石墨烯海绵5‑50 mg 转入非氧化性气氛的手套箱中，并密封在含有少量微波吸附剂的50‑500 mL石英瓶中；然后将上述石英瓶置于微波炉中，采用200‑1000 W的功率辐射1‑10 min，即得金属或金属化合物@石墨化碳/石墨烯复合物电催化剂材料。