The invention provides a graphene substrate metal atom two-dimensional material preparation and application, the preparation method comprises the following steps: adsorption of two metal ions in graphene oxide, a target metal ions, the other is a dispersion of metal ions, through mineralization, washing to remove the dispersion of metal ions, and then after the package, heating reduction, annealing, finally to graphene as the target metal single atom two-dimensional material substrate. The preparation method can effectively solve the metal atom in the preparation process of Agglomeration Coupling forming clusters, improve the final product rate of single atom; reduce between the metal atom and graphene bonding effects of enhanced metal single atom activity; and improve the stability of single metal atoms the solution to the single atom and metal substrate from the metal atom, the two-dimensional material got real sense.
【技术实现步骤摘要】
一种以石墨烯为衬底的金属单原子二维材料的制备及应用
本专利技术涉及一种单原子材料的制备及应用,具体地说是一种以石墨烯为衬底的金属单原子二维材料的制备及应用。
技术介绍
当材料的尺度降低到单原子尺度时,与普通纳米材料相比,其具有极高的活泼性、独特的物理化学性质以及在技术方面潜在的诸多应用,这样的材料称为单原子材料。由于具有上述独特性质,单原子材料备受世界各地科学家的关注,是当今材料科学领域的研究热点。2011年,张涛课题组最早成功制备出单原子Pt/FeOx催化剂,在CO氧化和CO选择性氧化反应中表现出很高的催化活性和稳定性,并由此提出单原子催化的概念。2012年,E.CharlesH.Sykes课题组利用单原子Pd分散在Cu(111)面上,该催化剂对于加氢反应具有良好的选择性。2014年,包信和课题组制备的原子级Fe/SiO2在甲烷无氧制乙烯及芳烃结构化方面取得突破性进展。最近郑南峰课题组用简单的光化学方法合成的Pd/TiO2单原子分散的催化剂,在烯烃加氢反应中具有极佳的活性。在应用方面,目前单原子材料的研究主要集中在CO氧化、选择性加氢、水煤气变换等经典化学反应上,未来将进一步扩大单原子材料在传统领域的应用研究,同时拓展单原子研究体系,将其应用于燃料电池、光电催化等新兴领域。单原子材料作为负载型材料,选择一种优良的载体材料至关重要。随着石墨烯的成功剥落,在过去十年里我们见证了二维材料的快速发展。二维材料如金属硫族化合物、过渡族金属氧化物、拓扑绝缘体以及其它的二维材料复合物获得了人们的广泛关注。由于具有独特的性能以及高的比表面积,这些二维材料在许多方面都具有 ...
【技术保护点】
一种以石墨烯为衬底的金属单原子二维材料的制备方法,其特征是,包括以下步骤:(1)将金属A的水溶性盐和金属B的水溶性盐分别用去离子水溶解配制成溶液,然后将两种溶液加入到氧化石墨烯水溶液中,室温搅拌、吸附0.5~1h后,离心,去上清液,固体再用去离子水洗涤1~3次后,得到吸附有两种金属离子的氧化石墨烯;其中,所述金属A为Pt、Pd、Au、Ir、Ag、Rh、Os、Fe、Co、Ni、Cr、Mn、Ti、Sc、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Tl、Pb或Cu中的任意一种,所述金属B为Li、Na、K、Rb、Cs、Ba或Sr中的任意一种;(2)向吸附有两种金属离子的氧化石墨烯中加入矿化剂,使吸附在氧化石墨烯表面的金属A离子矿化,将矿化后的溶液离心,去上清液,固体再用去离子水洗涤1~3次,除去金属B离子;(3)将步骤(2)中除去金属B离子的氧化石墨烯分散于去离子水中,然后加入包裹剂进行包裹;(4)将步骤(3)中包裹后的氧化石墨烯分散于去离子水中,并将其冷冻,再将 ...
【技术特征摘要】
1.一种以石墨烯为衬底的金属单原子二维材料的制备方法,其特征是,包括以下步骤:(1)将金属A的水溶性盐和金属B的水溶性盐分别用去离子水溶解配制成溶液,然后将两种溶液加入到氧化石墨烯水溶液中,室温搅拌、吸附0.5~1h后,离心,去上清液,固体再用去离子水洗涤1~3次后,得到吸附有两种金属离子的氧化石墨烯;其中,所述金属A为Pt、Pd、Au、Ir、Ag、Rh、Os、Fe、Co、Ni、Cr、Mn、Ti、Sc、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Cd、In、Sn、Hf、Ta、W、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Tl、Pb或Cu中的任意一种,所述金属B为Li、Na、K、Rb、Cs、Ba或Sr中的任意一种;(2)向吸附有两种金属离子的氧化石墨烯中加入矿化剂,使吸附在氧化石墨烯表面的金属A离子矿化,将矿化后的溶液离心,去上清液,固体再用去离子水洗涤1~3次,除去金属B离子;(3)将步骤(2)中除去金属B离子的氧化石墨烯分散于去离子水中,然后加入包裹剂进行包裹;(4)将步骤(3)中包裹后的氧化石墨烯分散于去离子水中,并将其冷冻,再将冷冻后的产品置于冷冻干燥机中,除去水分,然后在还原性气氛下退火,最终得到以石墨烯为衬底的金属单原子二维材料。2.根据权利要求1所述的以石墨烯为衬底的金属单原子二维材料的制备方法,其特征是,所述步骤(1)中,金属A的...
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