金属单原子负载三维石墨烯复合材料及其制法与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种金属单原子负载三维石墨烯复合材料及其制法与应用。所述制法包括：使金属离子前驱体与苯并噁嗪双齿配体发生螯合反应，制得螯合物；以及，将所述螯合物与含氮前驱体混合并进行激光辐照处理，制得金属单原子负载三维石墨烯复合材料。本发明专利技术提供的金属单原子负载三维石墨烯复合材料的制备工艺简单快捷，且不需要长时间的高温碳化过程，相比于现有的金属单原子负载三维石墨烯材料的制备技术具有显而易见的优势，同时制备的金属单原子负载三维石墨烯复合材料也展现出极优异的综合性能，在催化和电极材料等领域展现出了极佳的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合材料，具体涉及一种金属单原子负载三维石墨烯复合材料及其制法与应用。

技术介绍

1、三维石墨烯材料是一类由二维石墨烯纳米片通过相互连接组装而成的三维互连的多孔材料。这种三维结构设计不仅完美地保留了二维石墨烯材料的各项独特的物理化学性质，还避免了二维纳米材料在使用过程中面临的堆叠团聚问题。除此以外，内在的连续多孔结构还赋予了三维石墨烯材料额外的超高孔隙率，高比表面积，以及更稳定的离子传输通道，在能量储存与转化，催化，吸附等领域展现出了巨大的应用前景。然而，传统的三维石墨烯材料的制备，包括热解碳化法、化学气相沉积法，氧化石墨烯组装还原法等，都面临着步骤繁琐，制备周期长，高能耗高污染等关键挑战。这项制备方法上的挑战严重制约了三维石墨烯材料在实际应用中的进一步发展。

2、单原子负载三维石墨烯材料是一种将传统的金属类催化剂以单个原子的形式均匀地负载在三维石墨烯基体上的一种高性能纳米复合材料。这种独特的金属/石墨烯复合材料具有最高的金属原子利用效率，已经表现出了相比与传统的金属纳米粒子/三维石墨烯材料在应用性能和制备成本上的巨大优越性。然而本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种金属单原子负载三维石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括：将金属离子前驱体、苯并噁嗪双齿配体加至溶剂中在室温下充分搅拌进行螯合反应1～48h，再经过滤处理，获得所述螯合物；优选的，所述溶剂包括乙醇水溶液、甲醇、N，N-二甲基甲酰胺中的任意一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属离子前驱体包括含选定金属的硫酸盐、硝酸盐、氯化物、乙酸盐中的任意一种或多种以上的组合；其中，所述选定金属包括Fe、Ni、Co、Cr、Mn、Cu、Zn、Ru、Pd、Pt中的任意一种或多种以上...

【技术特征摘要】

1.一种金属单原子负载三维石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括：将金属离子前驱体、苯并噁嗪双齿配体加至溶剂中在室温下充分搅拌进行螯合反应1～48h，再经过滤处理，获得所述螯合物；优选的，所述溶剂包括乙醇水溶液、甲醇、n，n-二甲基甲酰胺中的任意一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属离子前驱体包括含选定金属的硫酸盐、硝酸盐、氯化物、乙酸盐中的任意一种或多种以上的组合；其中，所述选定金属包括fe、ni、co、cr、mn、cu、zn、ru、pd、pt中的任意一种或多种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述苯并噁嗪具有如式(i)和/或(ii)所示的结构：

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述含氮前驱体包括尿素、盐酸羟胺、三聚氰胺中的任意一种或多种以上的组合。

6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：余文杰，赵伟伟，刘小青，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：