一种电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法。本发明专利技术包括：（1）把石墨基原料做成电极；（2）所制电极在电解池中电解，固液分离，电解液回收利用；（3）分离得到的固体进一步剥离，然后经固液分离得到粗制的单分散金属原子/石墨烯复合材料；（4）粗制的单分散金属原子/石墨烯复合材料分离提纯；（5）步骤（4）所得复合材料，在惰性气氛保护下热处理，冷却，干燥后得到单分散金属原子/石墨烯复合催化剂。该制备方法工艺步骤简单，效率高，能耗低，并可实现规模化生产。

Method for preparing monodisperse metal atom / graphene composite material by electrochemical swelling graphite

The present invention discloses a method for preparing monodisperse metal atom / graphene composite material by electrochemical swelling graphite. The present invention includes: (1) the raw material made of graphite electrode; (2) prepared by electrolysis in an electrolytic cell, solid-liquid separation, electrolyte recycling; (3) solid further stripped isolated, then the solid-liquid separation to obtain crude monodisperse metal atom / graphene composite materials; (4) crude the monodisperse metal atom / graphene composite purification; (5) step (4) of the composite material, heat treatment, under the protection of inert gas in cooling and drying to obtain monodisperse metal atom / graphene composite catalyst. The preparation method has the advantages of simple process steps, high efficiency, low energy consumption and large scale production.

【技术实现步骤摘要】
一种电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法
本专利技术涉及一种电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，属于化学催化

技术介绍
能源短缺和环境污染是当今人类面临的两大世界难题。随着能源危机的到来，新能源的开发已经成为国际上最为紧迫、最为重要的战略需求。目前，人们正在开发利用的新型可持续利用的能源包括太阳能、风能、水能、核能、燃料电池金属-空气电池等（EnergyEnviron.Sci.2016,9,357-390，Chem.Soc.Rev.2016,45,517-531）。其中，金属-空气电池和燃料电池，如质子交换膜燃料电池和直接甲醇燃料电池，是通过电化学反应将化学能转化为电能的一种装置。不需要进行燃烧，金属-空气电池和燃料电池直接将燃料的化学能通过电化学催化反应转换为电能，其转化率高达60％-80％。因其具有环境友好、快速启动、无电解液流失、寿命长、功率密度和能量密度高等优点，金属-空气电池和燃料电池被认为是21世纪首选的、清洁的、高效的发电技术（EnergyEnviron.Sci.2015,8,2144-2198）。但目前阻碍其大规模商业化应用的重要原因之一是高性能阴极氧还原催化剂的缺乏。针对这一问题，目前一般有两种解决方法，第一种方法是提高单位Pt的利用率，降低Pt用量；第二种方法则是寻找新的高效催化剂替代传统Pt催化剂（Chem.Soc.Rev.2014,43,7746-7786，2012,41,2172–2192，Acc.Chem.Res.2013,46,1878–1889）。大气中过多的二氧化碳带来了严重的全球变暖等环境问题，已经引起国际社会的广泛关注，科学界在积极寻求有效的解决途径。如采用高温非均相与均相催化氢化作用、电化学还原、光电化学、光催化还原和二氧化碳催化共聚等多种方法固定转化二氧化碳。其中，二氧化碳电化学还原法具有装置投资少，反应条件温和、成本低的优点，是一种绿色化学方法。二氧化碳被转化为一氧化碳、甲烷、甲酸、醇类、碳氢化合物及碳酸酯等有用的化学品，对缓解环境及能源危机有重要意义（Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,104）。传统金属电极有助于分析及认识反应机理，而纳米催化材料能提高催化反应效率。研究表明，纳米催化材料除了有较大的暴露表面和不同的原子组合外，在电子和分子轨道性质上还应该存在着由粒子直径降低产生的量子效应（J.Am.Chem.Soc.2014,136,6978，2014,136,16473，2013,135,16833，2014,136,16132）。通常，固体催化剂的活性中心仅限于其表面裸露部分原子，而大量的体相原子无法参与反应，从而造成了催化剂的活性不高和活性成分的浪费。因此，为了提高催化剂的活性，减少活性成分的使用量，在一些催化剂制备工艺中，通过选择高比表面积的载体，如硅胶、分子筛和活性炭等，使得活性成分尽可能的单层分布。但是，在实际的催化剂制备过程中，由于单原子的能量较高，在焙烧或反应过程中，容易发生团聚，很难达到原子的单层分布。因此，设计开发高活性的电催化材料将有可能为解决上述问题带来新的契机，其关键是如何通过精确设计和调控催化活性位结构及所在环境，从而实现新型高效电催化剂的创制。单原子催化是多相催化领域的新概念，其原子分散的均一活性位可使金属原子利用率达到最大，而且已有人报道金属单个原子的催化活性比金属纳米簇或者某些纳米粒子更高。2011年，张涛研究组首次制备出Pt/FeOx单原子催化剂，与刘景月、李隽合作,提出了“单原子催化（Single-AtomCatalysis）”的概念（Nat.Chem.2011,3,634)。最近几年，单原子催化得到了迅速发展，国际上多个研究组跟进研究（Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,2058，2015,54,14031，2014,53,9482，2014,53,3418，2012,124,4274，Adv.Mater.2014,26,8147，J.Am.Chem.Soc.2015,137,10484，2014,136,14307，Nat.Commun.2016,7,10922,Nat.Commun.2016,7,10667,Nat.Commun.2015,6,8668,Sci.Adv.2015,1,e1500462-1,Science2016,352,797）。单分散金属原子的制备方法很多，包括浸渍法，高速球磨法，ALD，光还原法等（ACSCatal.2013,3,1011，Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,2920，Environ.Sci.Technol.2015,49,2384，J.Am.Chem.Soc.2013,135,12634，2015,137,10484，Sci.Adv.2015,1,e1500462-1，Science2016,352,797）。石墨烯为单原子层石墨，由碳原子以sp2杂化紧密连接的原子单层构成，在物理上是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种真正意义上的二维原子晶体，蕴含了丰富而新奇的物理现象和物化性能（Nat.Mater.,2013,12,321）。石墨烯具有很高的电导率、导热性、良好的机械强度、柔韧性、化学稳定性以及很高的比表面积，是构成其他碳质材料的基本单元，自2004年被发现后受到了各界学者的广泛关注（Adv.Mater.2013,25，J.Am.Chem.Soc.2011,133,8888）。因此，如果能将过渡金属/贵金属中心分散到石墨烯的骨架中/上，可以显著提高活性中心的分散度，提高单位面积上活性中心的数量。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，该方法简单、易于操作和控制，成本低，效率高，质量好，安全性高，该方法能使所述单分散金属原子/石墨烯复合催化剂一步生成且原位复合、工艺简单、满足工业生产应用要求。本专利技术还提供了该催化剂在电催化CO2还原和电催化氧还原中的应用，在碱性介质中，所述单分散金属原子/石墨烯复合催化剂的性能优于20wt%Pt/C商用催化剂。本专利技术提供了一种经过电化学液相溶胀石墨基原料而高效率制备出金属原子种类和数量可控的单分散金属原子/石墨烯复合催化剂的新方法。一种更温和条件下由石墨一步制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的电化学剥离法。电化学剥离法以低于人体安全电压为电解电压，反应过程温和，能耗低，便于批量化生产，因此有望成为工业化制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的有效途径。该材料中金属以单原子的形式分散于石墨烯的骨架中/上，中心金属原子的种类和组分可根据需要进行调变，可分为单核或双核，并且双核金属组分可为单金属或双金属。该类材料在电子器件、光电器件、传感器、催化以及储存材料等诸多领域有潜在的应用前景。该方法包括：设计出导电性好的多孔性石墨电极和电极阵列，以独特的液态体系为电解液，在程序化条件下充放电，正极（阳极）和负极（阴极）两类电极的石墨基原料都能同时得到溶胀，电解后的电极进一步进行剥离，包括溶剂分散，超声/搅拌、离心/抽滤、洗涤干燥处理，获得组份和含量可控的单分散金属原子/石墨烯复合材料，部分插层剂和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于包含以下步骤：（1）、把石墨基原料做成电极：即把石墨基原料压制成型形成电极，或者将石墨基原料直接放入聚合物袋中作为电极使用；所述石墨基原料包括块状石墨、鳞片石墨、土状石墨、柔性石墨、石墨板、石墨纸、石墨棒、可膨胀石墨、膨胀石墨、杂原子掺杂的石墨、石墨烯、碳纳米管、杂原子掺杂的碳纳米管中的任一种；（2）、所制电极在电解池中电解，固液分离，电解液回收利用；电解池包括多个电极组成的电极阵列，多个电解池再形成电解池阵列；电解液采用水系电解液或非水系电解液，电解液与电极的比例控制在1毫升/克到100毫升/克之间；（3）、分离得到的固体进一步剥离，然后经固液分离得到粗制的单分散金属原子/石墨烯复合材料；利用超声、搅拌、球磨或高速剪切使电解后的电极进一步剥离；然后采用离心、压滤、抽滤、自然沉降实现固液分离，得到粗制的单分散金属原子/石墨烯复合材料；（4）、粗制的单分散金属原子/石墨烯复合材料分离提纯；首先进行提纯分离：将粗制的单分散金属原子/石墨烯复合材料分散在溶剂中，采用超声、搅拌实现单分散金属原子/石墨烯复合材料与固体杂质的分离；洗涤：然后将固体用酸性水溶液洗涤除去表面固相杂质，再用去离子水或纯水洗涤；固液分离：最后采用离心、抽滤、压滤或自然沉降方法实现固液分离，所得固体进一步干燥得到单分散金属原子/石墨烯复合材料粉末；（5）步骤（4）所得复合材料，在惰性气氛保护下热处理，冷却，干燥后得到单分散金属原子/石墨烯复合催化剂。...

【技术特征摘要】
1.一种电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于包含以下步骤：（1）、把石墨基原料做成电极：即把石墨基原料压制成型形成电极，或者将石墨基原料直接放入聚合物袋中作为电极使用；所述石墨基原料包括块状石墨、鳞片石墨、土状石墨、柔性石墨、石墨板、石墨纸、石墨棒、可膨胀石墨、膨胀石墨、杂原子掺杂的石墨、石墨烯、碳纳米管、杂原子掺杂的碳纳米管中的任一种；（2）、所制电极在电解池中电解，固液分离，电解液回收利用；电解池包括多个电极组成的电极阵列，多个电解池再形成电解池阵列；电解液采用水系电解液或非水系电解液，电解液与电极的比例控制在1毫升/克到100毫升/克之间；（3）、分离得到的固体进一步剥离，然后经固液分离得到粗制的单分散金属原子/石墨烯复合材料；利用超声、搅拌、球磨或高速剪切使电解后的电极进一步剥离；然后采用离心、压滤、抽滤、自然沉降实现固液分离，得到粗制的单分散金属原子/石墨烯复合材料；（4）、粗制的单分散金属原子/石墨烯复合材料分离提纯；首先进行提纯分离：将粗制的单分散金属原子/石墨烯复合材料分散在溶剂中，采用超声、搅拌实现单分散金属原子/石墨烯复合材料与固体杂质的分离；洗涤：然后将固体用酸性水溶液洗涤除去表面固相杂质，再用去离子水或纯水洗涤；固液分离：最后采用离心、抽滤、压滤或自然沉降方法实现固液分离，所得固体进一步干燥得到单分散金属原子/石墨烯复合材料粉末；（5）步骤（4）所得复合材料，在惰性气氛保护下热处理，冷却，干燥后得到单分散金属原子/石墨烯复合催化剂。2.根据权利要求1所述的电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述所述杂原子掺杂的石墨包含氮掺杂石墨，磷掺杂石墨，硫掺杂石墨，硼掺杂石墨，氮磷共掺杂石墨，氮硫共掺杂石墨，氮硼共掺杂石墨，磷硫共掺杂石墨，磷硼共掺杂石墨，硫硼共掺杂石墨，氮磷硫共掺杂石墨，氮磷硼共掺杂石墨，氮硫硼共掺杂石墨，磷硫硼共掺杂石墨，氮磷硫硼共掺杂石墨中的一种；所述杂原子掺杂的碳纳米管包含氮掺杂碳纳米管，磷掺杂碳纳米管，硫掺杂碳纳米管，硼掺杂碳纳米管，氮磷共掺杂碳纳米管，氮硫共掺杂碳纳米管，氮硼共掺杂碳纳米管，磷硫共掺杂碳纳米管，磷硼共掺杂碳纳米管，硫硼共掺杂碳纳米管，氮磷硫共掺杂碳纳米管，氮磷硼共掺杂碳纳米管，氮硫硼共掺杂碳纳米管，磷硫硼共掺杂碳纳米管，氮磷硫硼共掺杂碳纳米管中的一种。3.根据权利要求1所述的电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述把石墨基原料压制成型形成电极时，所用的压力为1兆帕到50兆帕，压制温度为0摄氏度到400摄氏度；而压制成型的电极为膜状、圆的或方的柱状。4.根据权利要求3所述的电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述压制成型时使用粘结剂，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚氧乙烯醚、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、聚氨酯、树脂、沥青中的一种；所述粘结剂的质量与石墨基原料的总质量之间的比例控制在0.01克/克到0.25克/克之间。5.根据权利要求1所述的电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述压制成型的电极为自支撑结构，自支撑膜状或方的柱状电极的厚度优选1毫米到5毫米，自支撑圆的柱状电极的直径优选1毫米到5毫米。6.根据权利要求1所述的电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述压制成型的电极中加入支撑体；支撑体为铂、金、银、铜、铜合金、钛、钛合金、石墨、二氧化铅中的一种；在支撑体一边压制上石墨基原料，或在两边同时压制上石墨基原料；支撑体上压制的石墨基原料的厚度为1毫米到5毫米。7.根据权利要求1所述的电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述的电极含有质量分数50%以上的石墨成分，其电阻率小于1千欧姆•米，比表面积大于2平米每克。8.根据权利要求1所述的电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，电解池中的阳极电极和阴极电极的间距在1毫米到50毫米之间，阳极电极和阴极电极之间使用多孔绝缘聚合物袋或膜间隔；阳极和阴极之间施加4伏到10伏的直流或交流电压；每次电解时间在2小时到144小时之间，变换充电电流或电压方向的时间在10秒到12小时之间，电解温度在20摄氏度到60摄氏度之间。9.根据权利要求1所述的电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，水系电解液为可溶性的金属氯化物水溶液，可溶性的金属硫酸盐水溶液、可溶性的金属硝酸盐水溶液、可溶性的金属磷酸盐水溶液、可溶性的金属高氯酸盐水溶液中的一种；水溶液中溶质的浓度在0.01毫克/毫升到300毫克/毫升之间。10.根据权利要求1所述的电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，非水系的电解液为含金属的亲水性咪唑类离子液体、含金属的亲水性吡啶类离子液体、含金属的亲水性吡咯类离子液体、含金属的亲水性氢键供体类类离子液体、含金属的亲水性水合盐类类离子液体、环状碳酸酯电解液、链状碳酸酯电解液、环状碳酸酯和链状碳酸酯组成的混合电解液中的一种。11.根据权利要求10所述的电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述含金属的亲水性咪唑类离子液体、含金属的亲水性吡啶类离子液体、含金属的亲水性吡咯类离子液体包含含金属的纯的咪唑类离子液体、含金属的纯的吡啶类离子液体、含金属的纯的吡咯类离子液体，含金属的咪唑类离子液体、含金属的吡啶类离子液体或含金属的吡咯类离子液体与水组成的混合物中的一种或两种以上，水的质量百分含量在0.001%到60%之间；所述含金属的亲水性咪唑类离子液体中的金属包含Li、Na、K、Ca、Mg、Fe、Ti、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、V、Cr、Cd、Mn、Zr、Ta、Au、Sn中的一种或两种以上；亲水性咪唑类离子液体包含碘化1,3-二甲基咪唑、1,3-二甲基咪唑硫酸甲酯盐、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、1,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐、1,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,3-二甲基咪唑高氯酸盐、、1,3-二甲基咪唑硝酸盐、1,3-二甲基咪唑甲磺酸盐、1,3-二甲基咪唑对甲苯磺酸盐、溴化1-乙基-3-甲基咪唑、碘化1-乙基-3-甲基咪唑、碘化1-乙烯基-3-甲基咪唑、溴化1-乙烯基-3-甲基咪唑、1-乙烯基-3-甲基咪唑高氯酸盐、1-乙烯基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-乙烯基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-乙烯基-3-甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-乙烯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑高氯酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑硝酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑对甲苯磺酸盐中的一种；所述含金属的亲水性吡啶类离子液体中的金属包含Li、Na、K、Ca、Mg、Fe、Ti、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、V、Cr、Cd、Mn、Zr、Ta、Au、Sn中的一种或两种以上；亲水性吡啶类离子液体包含溴化N-乙基吡啶、碘化N-乙基吡啶、N-乙基吡啶四氟硼酸盐、N-乙基吡啶四氟磷酸盐、氯化N-丁基吡啶、溴化N-丁基吡啶、N-丁基吡啶四氟硼酸盐、N-丁基吡啶甲磺酸盐、氯化N-丁基-3-甲基吡啶、溴化N-丁基-3-甲基吡啶、N-丁基-3-甲基吡啶四氟硼酸盐中的一种；所述含金属的亲水性吡咯类离子液体中的金属包含Li、Na、K、Ca、Mg、Fe、Ti、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、V、Cr、Cd、Mn、Zr、Ta、Au、Sn中的一种或两种以上；亲水性吡咯类离子液体包含氯化N-甲基，丁基吡咯烷，溴化N-甲基，丁基吡咯烷，N-甲基，丁基吡咯烷三氟甲磺酸盐，N-甲基，丁基吡咯烷甲磺酸盐，N-甲基，丁基吡咯烷四氟硼酸盐，溴化N-甲基，丙基吡咯烷，溴化N-甲基，乙基吡咯烷，N-甲基，乙基吡咯烷甲磺酸盐，1-正丁基-1-甲基吡咯烷二(三氟甲基磺酰)酰亚胺，N-丁基吡啶四氟硼酸盐中的一种。12.根据权利要求10所述的电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述含金属的亲水性氢键供体类类离子液体包括含金属的纯的亲水性有机盐+氢键供体类类离子液体，含金属的纯的亲水性无机盐+氢键供体类类离子液体，含金属的纯的亲水性有机盐+无机盐+氢键供体类类离子液体，含金属的亲水性有机盐+氢键供体类类离子液体，含金属的亲水性无机盐+氢键供体类类离子液体或含金属的亲水性有机盐+无机盐+氢键供体类类离子液体与水组成的混合物中的一种或两种以上，水的质量百分含量在0.001%到60%之间；所述含金属的亲水性有机盐+氢键供体类类离子液体中的金属包含Li、Na、K、Ca、Mg、Fe、Ti、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、V、Cr、Cd、Mn、Zr、Ta、Au、Sn中的一种或两种以上；亲水性有机盐包含(Et)4Br、(Me)3EtOHCl、(Me)3EtOHBF4、(Me)3EtOHNO3、(Me)3EtOHF、PhCH2(Me)2EtOHCl、(Me)2(Et)2OHCl、PhCH2(Me)3Cl、(Me)3EtOAcCl、(Me)3EtCl2、PhCH2Me(EtOH)2Cl、(Me)3EtFCl、(Me)3EtOHCl、(Me)3EtOCOMeCl、Me(Ph)3PBr、Et(Ph)3PI、CH3COONa·3H2O,EtNH3Cl、Bn(Ph)3PCl、Allyl(Ph)3PBr、氯化胆碱中的一种；氢键供体包含尿素、1,3-二甲基脲、、1,1-二甲基脲、烯丙基脲、硫脲、水杨酰胺、乙酰胺、苯酰胺、丙烯酰胺、盐酸羟胺、三乙醇胺、香草醛、乙二醇、丙三醇、甘露醇、D-果糖、1,4-丁二醇、苯酚、邻甲苯酚、2,3-二甲苯酚、葡萄糖、丙烯酸、戊酸、苯乙醇酸、4-羟基苯甲酸、没食子酸、反式肉桂酸、对香豆酸、咖啡酸、亚甲基丁二酸、辛二酸、L-(+)酒石酸、甲基丙烯酸、酒石酸、谷氨酸、三氟乙酸、2,2,2-三氟乙酰胺、丙三羧酸、己二酸、苯甲酸、柠檬酸、丙二酸、草酸、苯乙酸、苯基丙酸、琥珀酸、丙三酸、间苯二酚、咪唑、环丁砜,对甲苯磺酸-水合物、三甘醇中的一种；所述含金属的亲水性无机盐+氢键供体类类离子液体中的金属包含Li、Na、K、Ca、Mg、Fe、Ti、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、V、Cr、Cd、Mn、Zr、Ta、Au、Sn中的一种或两种以上；亲水性无机盐包含硝酸铵、溴化铵、氯化铵、高氯酸铵、溴化钙、溴化镁、溴化钠、溴化锂、溴化钾、溴化锌、溴化铁、溴化镍、溴化锡、溴化铜、溴化铝、溴化钴、溴化镉、溴化铬、溴化锰、氯化钙、氯化镁、氯化钠、氯化锂、氯化钾、氯化锌，氯化铁，氯化亚铁、二氯化锡、氯化铜，氯化铝，氯化钴，氯化镍、氯铂酸、氯化铑、氯化钌、氯金酸、氯化钯、三氯化铱、氯化锰、氯化镉、氯化铬、硝酸铁、硝酸亚铁、硝酸镁、硝酸钠、硝酸钙、硝酸锂、硝酸钾、硝酸锌、硝酸锡、硝酸铜、硝酸铝、硝酸钴、硝酸镍、硝酸锰、硝酸镉、硝酸铬中的一种；氢键供体包含1,3-二甲基脲、、1,1-二甲基脲、烯丙基脲、硫脲、水杨酰胺、乙酰胺、苯酰胺、丙烯酰胺、盐酸羟胺、三乙醇胺、香草醛、乙二醇、丙三醇、甘露醇、D-果糖、1,4-丁二醇、苯酚、邻甲苯酚、2,3-二甲苯酚、葡萄糖、丙烯酸、戊酸、苯乙醇酸、4-羟基苯甲酸、没食子酸、反式肉桂酸、对香豆酸、咖啡酸、亚甲基丁二酸、辛二酸、L-(+)酒石酸、甲基丙烯酸、酒石酸、谷氨酸、三氟乙酸、2,2,2-三氟乙酰胺、丙三羧酸、己二酸、苯甲酸、柠檬酸、丙二酸、草酸、苯乙酸、苯基丙酸、琥珀酸、丙三酸、间苯二酚、咪唑、环丁砜,对甲苯磺酸-水合物、三甘醇中的一种；所述含金属的亲水性有机盐+无机盐+氢键供体类类离子液体中的金属包含Li、Na、K、Ca、Mg、Fe、Ti、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、V、Cr、Cd、Mn、Zr、Ta、Au、Sn中的一种或两种以上；亲水性无机盐包含硝酸铵、溴化铵、氯化铵、高氯酸铵、溴化钙、溴化镁、溴化钠、溴化锂、溴化钾、溴化锌、溴化铁、溴化镍、溴化锡、溴化铜、溴化铝、溴化钴、溴化镉、溴化铬、溴化锰、氯化钙、氯化镁、氯化钠、氯化锂、氯化钾、氯化锌，氯化铁，氯化亚铁、二氯化锡、氯化铜，氯化铝，氯化钴，氯化镍、氯铂酸、氯化铑、氯化钌、氯金酸、氯化钯、三氯化铱、氯化锰、氯化镉、氯化铬、硝酸铁、硝酸亚铁、硝酸镁、硝酸钠、硝酸钙、硝酸锂、硝酸钾、硝酸锌、硝酸锡、硝酸铜、硝酸铝、硝酸钴、硝酸镍、硝酸锰、硝酸镉、硝酸铬中的一种；亲水性有机盐包含(Me)3EtOHCl,乙酰胆碱、EtNH3Cl等其中的一种；氢键供体包含但不局限于1,3-二甲基脲、、1,1-二甲基脲、烯丙基脲、硫脲、水杨酰胺、乙酰胺、苯酰胺、丙烯酰胺、盐酸羟胺、三乙醇胺、香草醛、乙二醇、丙三醇、甘露醇、D-果糖、1,4-丁二醇、苯酚、邻甲苯酚、2,3-二甲苯酚、葡萄糖、丙烯酸、戊酸、苯乙醇酸、4-羟基苯甲酸、没食子酸、反式肉桂酸、对香豆酸、咖啡酸、亚甲基丁二酸、辛二酸、L-(+)酒石酸、甲基丙烯酸、酒石酸、谷氨酸、三氟乙酸、2,2,2-三氟乙酰胺、丙三羧酸、己二酸、苯甲酸、柠檬酸、丙二酸、草酸、苯乙酸、苯基丙酸、琥珀酸、丙三酸、间苯二酚、咪唑、环丁砜,对甲苯磺酸-水合物、三甘醇中的一种。13.根据权利要求10所述的电化学溶胀石墨制备单分散金属原子/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述含金属的亲水性水合盐类类离子液体包含含金属的纯的亲水性有机盐+水合盐类类离子液体，含金属的纯的亲水性无机盐+水合盐类类离子液体，含金属的纯的亲水性有机盐+无机盐+水合盐类类离子液体，含金属的亲水性有机盐+水合盐类类离子液体，含金属的亲水性无机盐+水合盐类类离子液体，含金属的亲水性有机盐+无机盐+水合盐类类离子液体与水组成的混合物中的一种或两种以上，水的质量百分含量在0.001%到60%之间；所述含金属的亲水性有机盐+水合盐类类离子液体中的金属包含Li、Na、K、Ca、Mg、Fe、Ti、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、V、Cr、Cd、Mn、Zr、Ta、Au、Sn中的一种或两种以上；亲水性有机盐包含(Et)4Br、(Me)3EtOHCl、(Me)3EtOHBF4、(Me)3EtOHNO3、(Me)3EtOHF...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊中，王俊英，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西,14