一种二维材料负载石墨烯量子点催化剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种二维材料负载石墨烯量子点催化剂及制备方法和应用，属于电催化材料技术领域。首先，使用以柠檬酸为碳源，硫脲为氮源，通过水热法合成了石墨烯量子点。然后以九水合硝酸铁、六水合硝酸钴、柠檬酸和尿素为前驱体通过水热法在泡沫镍上生长钴铁层状双金属氢氧化物。最后通过二次水热使钴铁层状双金属氢氧化物与石墨烯量子点结合从而形成CoFe‑LDH@N‑GQDs/NF复合催化剂。将CoFe‑LDH@N‑GQDs/NF复合催化剂用于电解水析氢，该催化剂在电流密度为10mA/cm<supgt;2</supgt;时的过电位为95mV；时间电流曲线表明，该催化剂在连续测试100个小时后仍然具有良好的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电催化材料，尤其涉及一种二维材料负载石墨烯量子点催化剂及制备方法和应用。

技术介绍

1、氢能是一种可持续的清洁能源，被认为是化石燃料最具潜力的替代品之一。通过电解水制备绿氢，是一种兼具经济与环境可持续性的大规模制氢方式。当前最有效的电解水析氢催化剂是铂基催化剂，但其资源稀缺性与高昂成本限制了大规模应用。因此，开发高效稳定的非贵金属催化剂对推进电解水制氢技术与应用至关重要。

2、过渡金属因其储量丰富、成本低廉及优异的催化活性，已作为高效析氢催化剂被广泛研究。其中，层状双金属氢氧化物(ldhs)因具有合理的比表面积、丰富的活性位点、强氧化还原活性及环境友好性等优势，被广泛应用于电催化领域。然而，ldhs的层状结构易发生堆叠，不利于活性位点分布，阻碍表面离子吸附与传输。此外，ldhs较差的导电性限制了其在电催化中的应用。

3、石墨烯量子点(gqds)兼具石墨烯纳米片与量子点的优势，展现出大比表面积、优异导电性、易掺杂性及丰富官能团等特性，在电催化领域极具应用前景。gqds的杂原子掺杂可诱导结构与局域电子改变，进而影响其导电性本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种二维材料负载石墨烯量子点催化剂的制备方法，其特征在于，通过二次水热法将石墨烯量子点负载于生长在泡沫镍上的CoFe-LDH上，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种二维材料负载石墨烯量子点催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，碳源为柠檬酸，氮源试剂或硫源试剂为硫脲，溶剂为去离子水。

3.根据权利要求1所述的一种二维材料负载石墨烯量子点催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，碳源为小分子为有机酸、小分子糖或芳香族化合物中任一种；氮源试剂为尿素、乙二胺、赖氨酸、谷氨酸、氨水或肼中任一种；硫源试剂为硫代硫酸钠、半胱氨酸或硫羟乙酸中任一种。

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【技术特征摘要】

1.一种二维材料负载石墨烯量子点催化剂的制备方法，其特征在于，通过二次水热法将石墨烯量子点负载于生长在泡沫镍上的cofe-ldh上，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种二维材料负载石墨烯量子点催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，碳源为柠檬酸，氮源试剂或硫源试剂为硫脲，溶剂为去离子水。

3.根据权利要求1所述的一种二维材料负载石墨烯量子点催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，碳源为小分子为有机酸、小分子糖或芳香族化合物中任一种；氮源试剂为尿素、乙二胺、赖氨酸、谷氨酸、氨水或肼中任一种；硫源试剂为硫代硫酸钠、半胱氨酸或硫羟乙酸中任一种。

4.根据权利要求1所述的一种二维材料负载石墨烯量子点催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，铁源为九水硝酸钴、钴源为六水硝酸钴，络合剂为柠檬酸。

5.根据权利要求1所述的一种二维材料负载石墨烯量子点催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，铁源为硫酸亚铁、六水氯化铁中的任一种；钴源为七水硫酸钴、六水氯化钴...

【专利技术属性】
技术研发人员：代汗清，肖睿阳，张明亮，张万路，郭睿倩，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：