[发明专利]一种Pt/石墨烯复合物电极材料的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Pt/石墨烯复合物电极材料的合成方法，具体涉及一种以含有多羟基的聚乙二醇为还原剂，在水热反应的条件下同时还原Pt前驱液和氧化石墨烯胶体，从而制备出Pt/石墨烯复合物电极材料。属于材料合成化学领域。

背景技术

众所周知，贵金属Pt是甲醇催化氧化反应中催化性能最优和最常用的阳极催化剂，但Pt催化剂的形貌、结构、性能与催化剂的制备方法和处理条件具有密切的关系。为了获得高分散的、稳定的纳米催化剂，通常要将催化剂负载于载体上，负载型催化剂与金属Pt基催化剂相比，具有更高的稳定性和催化活性。负载型催化剂可以增加活性成分的有效比表面积，降低贵金属的使用量，提高其利用率。催化剂的分散性、粒径分布、电子传导率等都与载体具有密切的关系。理想的催化剂载体应该具备好的环境稳定性、大的比表面积、高的导电率、强的抗腐蚀性和适宜的多孔结构等特点。载体的选择对于合成负载型Pt基催化剂材料是至关重要的。目前可用于燃料电池的电催化剂载体主要是碳载体，主要包括炭黑^[15]、有序介孔碳、碳纳米管（CNTs）、石墨烯等。石墨烯是最新发现的一种新型的、二维薄层状、单原子厚的碳材料，其具有类似于碳纳米管的离域π电子结构。由于其具有独特和优异的电子、机械、热学、光学性能以及非常高的比表面积等优点，石墨烯负载的贵金属阳极纳米催化剂材料成为当前的研究热点，与其它碳支撑材料相比，常常表现出更优越的性能。合成石墨烯负载金属催化剂的方法主要有化学沉积法、水热法、溶胶-凝胶法(sol-gel)、电化学沉积法等。通常采用硼氢化钠、水合肼、甲酸、乙二醇等作为还原剂将金属前驱体离子还原为金属纳米粒子。尽管这些方法可以有效的把Pt基催化剂固定于石墨烯表面，但这些制备方法通常要使用有毒的化学试剂，对环境有污染，操作步骤繁琐，所需反应设备昂贵，制得的催化剂分散性有待于提高，因此，探索绿色、可控、简便的高催化活性石墨烯负载Pt基催化剂的合成技术路线具有重要的研究意义。

发明内容

为了解决目前Pt/石墨烯复合物制备方法中使用有毒性化学试剂、制备难度大、成本高等问题，本发明提出了一种绿色、快速、成本低的Pt/石墨烯复合物合成新方法。利用该方法所制备得到的产品可以广泛应用于传感、生物分析、燃料电池阴阳级电极材料等领域。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

本发明涉及一种Pt/石墨烯复合物电极材料的合成方法，具体涉及一种以含有多羟基的聚乙二醇为还原剂，在水热反应的条件下同时还原Pt前驱液和氧化石墨烯胶体，从而制备出Pt/石墨烯复合物电极材料。

本发明所述的制备方法以绿色的多羟基聚乙二醇为还原剂。

本发明所述的加热方法是以常用反应釜为反应装置，恒温烘箱中进行水热反应。

本发明所述的恒温水热同时还原反应条件是：反应温度150-200℃，反应时间1-5小时。

本发明所述的聚乙二醇还原剂溶液浓度选择和体积加入量控制，加入体积量在5-10mL。浓度范围在0.01-0.1g/mL。

本发明的有益效果在于：

本发明以含有多羟基的聚乙二醇高分子作为绿色还原剂，采用一步水热法在较低温度下同时将氧化石墨烯胶体和氯铂酸前驱体溶液还原，从而制备出Pt/石墨烯复合材料。

本发明通过调控反应温度、时间和反应物的比例等实验条件，可以合成出粒径大小不同的Pt/石墨烯复合物电极材料。

本发明所述的技术方案中除需一台烘箱和一个反应釜外，不需要其它任何专用设备，所以制备方法简便易行，反应过程易于控制、危险性小、成本低，其制备技术极易推广使用。

附图说明：

图1还原石墨烯和Pt/石墨烯复合材料扫描电镜图片。

具体实施方式

本发明涉及一种Pt/石墨烯复合物电极材料的合成方法，具体涉及一种以含有多羟基的聚乙二醇为还原剂，在水热反应的条件下同时还原Pt前驱液和氧化石墨烯胶体，从而制备出Pt/石墨烯复合物电极材料。

本发明所述的制备方法以绿色的多羟基聚乙二醇为还原剂。

本发明所述的加热方法是以常用反应釜为反应装置，恒温烘箱中进行水热反应。

本发明所述的恒温水热同时还原反应条件是：反应温度150-200℃，反应时间1-5小时。

本发明所述的聚乙二醇还原剂溶液浓度选择和体积加入量控制，加入体积量在5-10mL。浓度范围在0.01-0.1g/mL。

实施例1