一种石墨烯/Zn纳米颗粒复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107265441A(43)申请公布日2017.10.20(21)申请号201710515103.5(22)申请日2017.06.29(71)申请人南陵县生产力促进中心地址241300安徽省芜湖市南陵县籍山镇水岸兰庭17栋3层(72)发明人汪永辉汪盛明(51)Int.Cl.C01B32/184(2017.01)B82Y30/00(2011.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种石墨烯/Zn纳米颗粒复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种石墨烯/Zn纳米颗粒复合材料及其制备方法，包括如下步骤：双温区管式电阻炉，通入Ar-H2-CH4为反应气体，气体压强为100Pa，称取2g醋酸锌，置于水平管式炉的高温炉区，且位于反应气体的上气流方向，该炉区温度为975-1025℃；以二维层状石墨烯为基底，置于水平管式炉的低温炉区，且位于反应气体的下气流方向，该炉区温度为500℃；反应时间为15min；反应结束后，关掉加热装置，在Ar-H2-CH4的气体中自然冷却到室温，得到所需的产物。根据上述制备方法制得的石墨烯/Zn纳米颗粒复合材料，其中Zn纳米颗粒的尺寸为3-7nm，附着在二维层状石墨烯上，分布均匀。本发明采用气相反应的方式，设备简单，操作方便，易于推广使用，实现规模化生产。制得石墨烯/Zn纳米颗粒复合材料，成本低，可望在催化、锂离子电池、超级电CN107265441A容器、光电子等领域获得应用。CN107265441A权利要求书1/1页1.一种石墨烯/Zn纳米颗粒复合材料及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）双温区管式电阻炉，通入Ar-H2-CH4为反应气体，气体压强为100Pa，称取2g醋酸锌，置于水平管式炉的高温炉区，且位于反应气体的上气流方向；以二维层状石墨烯为基底，置于水平管式炉的低温炉区，且位于反应气体的下气流方向，反应时间为15min；2）反应结束后，关掉加热装置，在Ar-H2-CH4的气体中自然冷却到室温，得到所需的产物石墨烯/Zn纳米颗粒复合材料。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯/Zn纳米颗粒复合材料及其制备方法，其特征在于：步骤1）中通入反应气体Ar-H2-CH4，其中Ar:H2:CH4分压比为20:50:30。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯/Zn纳米颗粒复合材料及其制备方法，其特征在于：步骤1）中所述高温炉区的温度为975-1025℃。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯/Zn纳米颗粒复合材料及其制备方法，其特征在于：步骤1）中所述低温炉区的温度为500℃。5.根据权利要求1至4任一项所述的制备方法制得的一种石墨烯/Zn纳米颗粒复合材料，其特征在于：其中Zn纳米颗粒的尺寸为3-7nm，石墨烯为二维层状结构，Zn纳米颗粒附着在层状石墨烯上，分布均匀。2CN107265441A说明书1/3页一种石墨烯/Zn纳米颗粒复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及石墨烯材料领域，尤其是石墨烯与单质纳米颗粒的复合材料领域。背景技术[0002]燃料电池作为新型的能源转换装置，电极主要采用碳基材料负载的金属催化剂，在工作过程中会出现阳极催化剂的ＣＯ中毒，降低燃料电池的能源转换效率。相比传统的碳基材料，石墨烯作为一种典型的二维材料，石墨烯具有极高的比表面积，优良的机械性、化学稳定性、优异的导电性和热传导性等，在锂离子电池、超级电容器、催化、传感、光电等领域应用广泛。石墨烯负载催化剂的复合材料在催化反应中具有很高活性，特别是，石墨烯与单质材料的复合材料在催化领域表现出很大的应用潜力。[0003]石墨烯是二维蜂窝状结构的碳材料，它不仅具有高比表面积，而且有缺陷和含氧官能团，为负载纳米粒子提供据点，RGO作为载体，不仅可以分散金属纳米粒子，防止其团聚，而且由于RGO本身的导电性，还能加速金属粒子与石墨烯之间的电子传输，起到很好的协同催化效果。人们报道的石墨烯与单质材料的复合材料中，单质材料基本都为Au、Ag、Pt等贵金属。由于贵金属的价格昂贵和储量有限等不利因素限制其广泛应用，需要寻找一些低成本、绿色和高效的金属原子来替代贵金属。[0004]同时，传统的石墨烯与金属纳米粒子的复合方法通常采用在RGO上自组装纳米粒子，该法制备工艺繁琐，且无法去除纳米粒子表面的包覆剂。近年来发展了添加还原剂进行液相还原的复合方法，由于液相还原速度不易控制，存在纳米粒子形貌大小不一、分布不均匀等缺点。以上制备方法的不足直接影响该复合催化剂的催化活性。因此，发展新的方法，充分发挥金属颗粒与石墨烯复合物的催化性能，成为当务之急。[0005]本发明提供一种石墨烯/Zn纳米颗粒的复合材料，这是一种新的复合材料，本发明