[发明专利]一种Pt纳米晶负载的3D石墨烯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Pt纳米晶负载的3D石墨烯，其特征在于：由下述重量份组成：络合剂：100～1000份氧化石墨烯：1～5份K₂PtCl₄：100份还原剂：1～10份所述络合剂为乙二胺四亚甲基膦酸；所述还原剂为NH₃.H₂O。本发明气溶胶具有高性能的原因在于a.Pt纳米晶很小，具有很高的原子利用率，催化活性位点展露充分。b.Pt负载在GC上能抑制其在电催化过程中聚集，因而具有很好的稳定性。c.三维的气溶胶结构，反应原料小分子(例如甲醇)能够充分渗透和传输，效率高。

技术领域

本发明涉及一种新材料领域，更具体的说是涉及一种Pt纳米晶负载的3D石墨烯及其制备方法。

背景技术

燃料电池是一种直接将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置。从理论上来讲，只要得到燃料的连续供给，燃料电池便能连续发电，它是继水力、火力、核电之后的“第四种发电方式”。目前商业化的燃料电池所用的催化剂无论阴极催化剂或阳极催化剂，均是以Pt贵金属催化剂为主。而Pt金属储量低，价格昂贵阻碍其商业化推广。另外Pt催化剂在电催化过程中很容易因为奥斯特瓦德熟化效应发生聚集，导致活性降低直至消失。因此，如何降低Pt催化剂的使用量，同时提高催化剂稳定性，具有非常重要的现实意义。目前得到的大部分Pt基催化剂性能上还未令人满意，并且合成方法繁琐十分不利于商业化生产。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一步水热法合成了Pt纳米晶负载的3D石墨烯。合成的材料具有原子利用率极高，稳定性极强，相比商业化Pt黑及文献报道的材料，其对甲醇催化有着显著提高的电催化效果。该方法操作简便，只需投入一定比例的原料于反应釜内，加热数小时便可得到高质量的产品。可重复性高。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种Pt纳米晶负载的3D石墨烯，

由下述重量份组成：

络合剂：100～1000份

氧化石墨烯：1～5份

K₂PtCl₄：100份

还原剂：1～10份

所述络合剂为乙二胺四亚甲基膦酸；

所述还原剂为NH₃.H₂O。

一种Pt纳米晶负载的3D石墨烯的制备方法，

由下述步骤构成：

步骤一：将络合剂与K₂PtCl₄混合制备成前驱体；

步骤二：将前驱体与氧化石墨烯进行混合，形成水溶液；

步骤三：向步骤二中的水溶液中加入还原剂，加入到水热反应釜中进行水热反应：

步骤四：将水热反应完成的产物进行分离、洗涤、冻干得到气溶胶。

作为本发明的进一步改进，

所述络合剂为乙二胺四亚甲基膦酸；

所述还原剂为NH₃.H₂O。

作为本发明的进一步改进，

所述步骤三中水热反应温度为140℃～240℃。

作为本发明的进一步改进，

所述步骤四中分离过程为固液分离；