[发明专利]一种掺氮石墨烯-碳纳米管复合催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种掺氮石墨烯-碳纳米管复合催化剂，其特征在于，所述催化剂包括碳载体以及负载在所述碳载体上的贵金属；

所述碳载体由掺氮还原氧化石墨烯和掺氮碳纳米管构成。

2.权利要求1所述的一种掺氮石墨烯-碳纳米管复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将掺氮还原氧化石墨烯与贵金属前驱体溶液混合，使贵金属沉积在掺氮还原氧化石墨烯上，得到载贵金属掺氮还原氧化石墨烯；

S2、以重量份数计，将5-15份掺氮碳纳米管与85-95份载贵金属掺氮还原氧化石墨烯混合后，分散于水中，加入还原剂，在75-80℃的温度下，反应6-8h，得到还原产物，将还原产物经过过滤、干燥后，得到掺氮石墨烯-碳纳米管复合催化剂。

3.根据权利要求2所述的一种掺氮石墨烯-碳纳米管复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述S1包括如下步骤：将掺氮还原氧化石墨烯与贵金属前驱体溶液混合均匀后，调节pH为9-11，加入硼氢化钠溶液，室温搅拌8-16h后，经过过滤、洗涤、干燥后，得到载贵金属掺氮还原氧化石墨烯。

4.根据权利要求2所述的一种掺氮石墨烯-碳纳米管复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述掺氮还原氧化石墨烯采用如下方法制备：

将氧化石墨烯分散于盐酸溶液中，得到悬浮液；将悬浮液置于冰浴中，向悬浮液中滴入苯胺，搅拌10-20min后，加入过硫酸铵，在冰浴下继续搅拌5-7h，然后经过过滤、洗涤、干燥后，得到PANI-GO；将PANI-GO在保护气体中，经过焙烧后，得到掺氮还原氧化石墨烯。

5.根据权利要求4所述的一种掺氮石墨烯-碳纳米管复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述焙烧温度为850-950℃，焙烧时间为1-2h。

6.根据权利要求4所述的一种掺氮石墨烯-碳纳米管复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯采用如下方法制备：

①将天然石墨粉、五氧化二磷、过硫酸钾加入到浓硫酸中，在75-85℃的温度下保温搅拌4-5h，得到混合液；将混合液冷却至室温，加入去离子水进行稀释，然后使其静置，弃去上清液，将沉淀物经过过滤、洗涤、干燥后，得到预氧化石墨粉；

②将预氧化石墨粉在浓硫酸和高锰酸钾的作用下进行氧化反应，然后将氧化物分别经过过氧化氢的还原、酸洗、水洗、干燥后，得到氧化石墨烯。

7.根据权利要求2所述的一种掺氮石墨烯-碳纳米管复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述掺氮碳纳米管采用如下方法制备：

将生长基底清洗、干燥后备用；

将二茂铁溶解于二甲苯中，配制成碳源前驱体溶液；

将生长基底放入反应炉中，将反应炉密封，向反应炉内通入保护气体以排出空气，同时加热反应炉；

当反应炉内温度达到500℃后，通入流速为300-400sccm的保护气体和100-150sccm的还原气体；然后升温至600-700℃时，以0.1-0.3mL/min的速度注入碳源前驱体溶液，持续30-40min；然后停止通入，并继续在600-700℃的温度下维持20-30min；

停止通入还原性气体，使反应炉在保护性气体的氛围中冷却至室温后，得到掺氮碳纳米管。

8.根据权利要求2所述的一种掺氮石墨烯-碳纳米管复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述还原剂为水合肼、氨水、二甲肼、硼氢化钠中的一种或多种。