一种具备高效电催化氧还原性能的多孔碳纳米纤维/石墨烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具备高效电催化氧还原性能的多孔碳纳米纤维/石墨烯复合材料及其制备方法。该方法以电纺Fe(NO)3·6H2O/PAN/GO（氧化石墨烯）/SiO2纳米纤维为前驱体，通过NaOH除去SiO2，最后经过高温碳化，得多孔碳纳米纤维/石墨烯复合材料。该复合材料制备工艺简单，材料成本低，重复性高，易于大规模合成。引入SiO2和GO对碳纤维进行改性，具有以下优点：1)通过刻蚀SiO2制造的介孔，能极大程度的减少反应物和产物与活性位点间的传质阻力，有效提高催化效应；2）GO使Fe纳米粒子催化周围碳层生成更多催化活性位点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电催化材料
，具体涉及一种具备高效电催化氧还原性能的多孔碳纳米纤维/石墨烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
目前，在众多的燃料电池阴极催化剂材料中，贵金属 Pt基催化剂仍然是最有效的催化剂。尽管通过贵金属与非贵金属的合金化制成的 Pt-M 可以减少贵金属用量并提高催化剂的性能，可仍摆脱不了对贵金属的依赖。因此，寻找廉价高效的非贵金属催化剂，用以替代或部分替代 Pt类催化剂才是降低燃料电池成本促进其最终走向产业化的根本途径，这也是近年来关于燃料电池阴极催化剂研究的热点之一。迄今为止,主要有两大类氧还原非贵催化剂被加以开发:一类是含地壳丰富的过渡金属(Fe或/和Co)的碳基材料,另一类是不含金属的杂原子(如B,N,S,P)掺杂的碳材料。其中N掺杂的碳材料,由于具有高的电催化活性、长期稳定性、环境友好性和低的成本而被广泛的加以研究。各种结构的N掺杂的碳材料已被加以合成,如N掺杂的碳纳米管(Science2009,323,760),氮掺杂的石墨烯(J.Power Sources2014,245,801),氮掺杂的有序介孔碳(Angew.Chem.Int.Ed.2010,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具备高效电催化氧还原性能的多孔碳纳米纤维/石墨烯复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1) 以聚丙烯腈、Fe(NO)3·6H2O、纳米SiO2和氧化石墨烯为原料,以DMF为有机溶剂,在室温搅拌均匀后,形成前躯体溶液;(2)将前躯体溶液通过静电纺丝的方法得到有机纳米纤维,具体过程如下:a.将前驱体溶液放入注射器中,并通过一导管连接到一金属接头上,使用流量控制器控制前驱体溶液的流速保持在0.1‑10s/cm；b.使用平板电极、平行金属板电极或者可转动的滚筒电极作为接收电极;c.将高压发生装置的两极分别连接在金属接头和接收电极上,金属接头的下端和接收电极保持5‑50cm,通过高压发生装...

【技术特征摘要】
1.一种具备高效电催化氧还原性能的多孔碳纳米纤维/石墨烯复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1) 以聚丙烯腈、Fe(NO)3·6H2O、纳米SiO2和氧化石墨烯为原料,以DMF为有机溶剂,在室温搅拌均匀后,形成前躯体溶液;(2)将前躯体溶液通过静电纺丝的方法得到有机纳米纤维,具体过程如下:a.将前驱体溶液放入注射器中,并通过一导管连接到一金属接头上,使用流量控制器控制前驱体溶液的流速保持在0.1-10s/cm；b.使用平板电极、平行金属板电极或者可转动的滚筒电极作为接收电极;c.将高压发生装置的两极分别连接在金属接头和接收电极上,金属接头的下端和接收电极保持5-50cm,通过高压发生装置提供1-60kV的高压;d.在温度范围为10-40℃、湿度范围为10-80%下,得到规则的或者无规则的有机纳米纤维;(3)将有机纳米纤维浸泡于NaOH溶液中去除SiO2，再在惰性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海辉，陈仁序，丁良鑫，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44