[发明专利]一种基于溶胶凝胶法的富氮石墨烯气凝胶负载单原子簇催化剂的普适性制备和应用

摘要

本发明公开了一种基于溶胶凝胶法的富氮石墨烯气凝胶负载单原子簇催化剂的普适性制备和应用。催化剂的制备包括以下步骤：1)将氰胺多聚体粉末在惰性气体氛中进行高温分解得到g‑C3N4黄色粉末；2)将石墨粉进行多步氧化剥离处理制得石墨烯氧化物GO；3)GO、g‑C3N4及大环有机金属化合物或含氮大环化合物形成的悬浮液经水热反应得到水凝胶；4)将水凝胶冷冻干燥后在惰性气氛中高温热解得到富氮石墨烯气凝胶负载单原子簇催化剂。运用本发明所得到的富氮石墨烯气凝胶负载的FeNx、CoNx、CuNx中的一种或一种以上原子簇催化剂在碱性溶液中对ORR或OER具有优异的催化活性和稳定性，在燃料电池、金属‑空气电池及水电解中有着很好的应用前景。本发明操作工艺简单安全，成本低廉，具有可控制备、大量合成等优点，适合工业化生产和规模化应用。