表面包覆石墨烯的二氧化硅负载金属纳米颗粒复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种表面包覆石墨烯的二氧化硅负载金属纳米颗粒复合材料及其制备方法与应用。本发明专利技术的复合材料包括：二氧化硅球形载体，负载于二氧化硅球形载体上的金属纳米颗粒，以及包覆在负载有金属纳米颗粒的二氧化硅球形载体表面的还原氧化石墨烯层。该复合材料可以用于作为催化剂制备燃料电池。本发明专利技术的复合材料中的还原氧化石墨烯层具有良好的导电性，很好地解决了由于载体二氧化硅颗粒是绝缘体，阻碍燃料电池催化剂活性组分附近电子的传输，影响催化活性的问题；此外本发明专利技术的制备方法简单易行，制备过程中没有加入表面活性剂，制备得到的复合材料中金属纳米颗粒分散均匀，极大地提高了复合材料的催化活性。

Silica coated metal nanoparticle composite material coated graphene and its preparation method and Application

The invention provides a silica coated metal nano particle composite material for coating graphene, and a preparation method and application thereof. The composite materials of the present invention include: a silica spherical carrier, a metal nanoparticle loaded on a silica spherical carrier, and a reduced graphite oxide coating coated on the surface of a silica spherical carrier loaded with metal nanoparticles. The composite can be used as catalyst to prepare fuel cell. The reduced graphite oxide layer in the composite material of the invention has good conductivity, and it solves the problem that the carrier silica particles are insulators, obstruct the transmission of the electrons near the active component of the fuel cell catalyst, and affect the catalytic activity. In addition, the preparation method of the invention is simple and easy to prepare. Without adding surfactants, the metal nanoparticles in the composites were evenly dispersed, which greatly improved the catalytic activity of the composites.

【技术实现步骤摘要】
表面包覆石墨烯的二氧化硅负载金属纳米颗粒复合材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种表面包覆石墨烯的二氧化硅负载金属纳米颗粒复合材料及其制备方法与应用，属于纳米材料与催化化学

技术介绍
燃料电池，例如直接甲醇型燃料电池(即甲醇氧化燃料电池)，具有能量密度高，室温下为液体便于储运等优点，有良好的研究前景。构成燃料电池的关键材料和部件包括：电极、隔膜和集流板(或称双极板)。电极是燃料(如甲醇)氧化和氧化剂(如空气)还原的电化学反应发生的场所。电极厚度一般为0.2-0.5mm。它通常分为两层；一层为扩散层或称支撑层，它由导电多孔材料制备，起到支撑催化剂层、收集电流与传导气体与反应物(如水)的作用；另一层为催化剂层，它由电催化剂和防水剂(如聚四氟乙烯)等制备，其厚度仅为几微米至数十微米。高活性的催化剂的开发对燃料电池的发展是十分必要的。纳米材料由于具有独特的物理性能和特定的化学性能，例如，体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应和界面效应等，近年来被视为国际上前沿研究领域，引起了世界各国材料学者和催化学者的极大关注与重视，已成为材料学科与新颖交叉学科的研究热点。纳米材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面包覆石墨烯的二氧化硅负载金属纳米颗粒复合材料，其包括：二氧化硅球形载体，负载于二氧化硅球形载体上的金属纳米颗粒，以及包覆在负载有金属纳米颗粒的二氧化硅球形载体表面的还原氧化石墨烯层。

【技术特征摘要】
1.一种表面包覆石墨烯的二氧化硅负载金属纳米颗粒复合材料，其包括：二氧化硅球形载体，负载于二氧化硅球形载体上的金属纳米颗粒，以及包覆在负载有金属纳米颗粒的二氧化硅球形载体表面的还原氧化石墨烯层。2.根据权利要求1所述的表面包覆石墨烯的二氧化硅负载金属纳米颗粒复合材料，其中，所述二氧化硅球形载体的颗粒粒径为100-400nm，所述金属纳米颗粒的粒径为1-10nm，以所述表面包覆石墨烯的二氧化硅负载金属纳米颗粒复合材料的总重量为基准，所述金属纳米颗粒的负载量为3-10％，所述还原氧化石墨烯层的厚度为1-5nm；优选地，所述金属纳米颗粒包括Pt、Pd、Cu、Co、Ni、Sn、Au、Ag、Ru、Ir以及Rh金属颗粒中的一种或几种的组合。3.一种权利要求1或2所述的表面包覆石墨烯的二氧化硅负载金属纳米颗粒复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)将金属盐的水溶液与氨基化二氧化硅的水溶液混合并反应一段时间，使金属盐负载到氨基化二氧化硅颗粒上，然后对金属盐进行还原，离心分离得到一第一固体中间产物，再对所述第一固体中间产物进行经若干次清洗、离心分离后，得到负载有金属纳米颗粒的氨基化二氧化硅颗粒；(2)在所述负载有金属纳米颗粒的氨基化二氧化硅颗粒的水溶液中加入氧化石墨烯并反应一段时间，使氧化石墨烯包覆在负载有金属纳米颗粒的氨基化二氧化硅颗粒表面，然后离心分离得到一第二固体中间产物，再对所述第二固体中间产物进行若干次清洗、离心分离后，得到表面包覆氧化石墨烯的二氧化硅负载金属纳米颗粒；(3)使所述表面包覆氧化石墨烯的二氧化硅负载金属纳米颗粒的水溶液进行水热反应，反应结束后进行离心分离，再进行真空干燥，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，张冰，李永峰，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11