石墨烯/镍铁类水滑石双功能氧催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯/镍铁类水滑石的非金属双功能氧催化剂及其制备方法和在碱性介质中对析氧反应和氧还原反应的电催化应用。该催化剂是以胶束为模板，依次在水热和还原条件下，将镍铁类水滑石组装到石墨烯上形成球状多孔的氧化石墨烯/镍铁类水滑石复合物。该方法包括：先将氧化石墨烯和金属盐分散到胶束中，引入碱源后水热条件下合成氧化石墨烯/类水滑石复合物，得到的产物经水合肼还原，得到该催化剂。本发明专利技术制备的氧催化剂在碱性条件下兼具高的析氧和氧还原催化活性、良好的稳定性和优异的甲醇耐受性，且所用原料成本低、制备方法简单，易于操作，便于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术属于新能源材料技术以及电化学催化领域，具体涉及石墨烯/镍铁类水滑石双功能氧催化剂；还涉及所述催化剂的制备方法及其在碱性电解水阳极析氧反应和燃料电池阴极氧还原反应中的电催化应用。
技术介绍
：随着人类对清洁和可持续能源需求的不断增加，科学家们将大量精力投入到了高效、低成本和环境友好的能源转换和储存系统的研究与开发方面。其中氧还原反应(ORR)在燃料电池和金属空气电池中普遍存在的阴极反应，析氧反应(OER)则在太阳能燃料合成和水裂解能源存储系统中起着重要的作用。因此，催化剂特别是氧催化剂已是制约新能源装置的主要瓶颈。考虑到催化剂的活性和稳定性，用于ORR反应的催化剂主要有Pt及其合金，而用于OER的催化剂主要有IrO2或RuO2，但是这些贵金属在自然界中非常稀少，使目前电源装置造价太高。因此，研究开发非贵金属氧催化剂已成为该领域中人们关注的热点课题。类水滑石(简写LDH)是一类二维纳米阴离子粘土，其组成通式可表示为[M1-x2+Mx3+(OH)2]x+(An-)x本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯/镍铁类水滑石双功能氧催化剂，其特征在于所述催化剂是以胶束为模板，在水热条件下，先将镍铁类水滑石组装到氧化石墨烯上形成氧化石墨烯/镍铁类水滑石复合物，然后将其还原形成石墨烯/镍铁类水滑石球状纳米复合物，所述氧化石墨烯记为GO，石墨烯记为rGO，镍铁类水滑石记为LDH，氧化石墨烯/镍铁类水滑石记为GO/LDH，石墨烯/镍铁类水滑石记为rGO/LDH；所述石墨烯/镍铁类水滑石双功能氧催化剂的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤：(a)GO/LDH复合物的制备将一定量GO分散于乙二醇中，使其浓度为1.0～1.5mg/mL，超声分散1小时，3000rpm离心10min除去未剥离的GO，得到剥...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/镍铁类水滑石双功能氧催化剂，其特征在于所述催化剂是以胶束为模板，在水
热条件下，先将镍铁类水滑石组装到氧化石墨烯上形成氧化石墨烯/镍铁类水滑石复合物，然
后将其还原形成石墨烯/镍铁类水滑石球状纳米复合物，所述氧化石墨烯记为GO，石墨烯记
为rGO，镍铁类水滑石记为LDH，氧化石墨烯/镍铁类水滑石记为GO/LDH，石墨烯/镍铁类
水滑石记为rGO/LDH；
所述石墨烯/镍铁类水滑石双功能氧催化剂的制备方法，其特征在于包括以下具体步骤：
(a)GO/LDH复合物的制备
将一定量GO分散于乙二醇中，使其浓度为1.0～1.5mg/mL，超声分散1小时，3000rpm
离心10min除去未剥离的GO，得到剥离的GO分散液，取该分散液20mL，按一定摩尔比
向其中加入六水合氯化镍和六水合氯化铁，使金属离子总浓度为0.04mol/L，搅拌使其完全
溶解，然后缓慢加入0.2～0.6g十二烷基磺酸钠，搅拌条件下使其全部溶解后匀速滴入10mL
含有0.16gNaOH的乙二醇溶液，将该混合液移入反应釜中，于180℃反...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹天荣，张御妹，刘晓林，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37