一种用于燃料电池的石墨烯基双金属复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种用于燃料电池的石墨烯基双金属复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]金属催化剂是直接甲醇燃料电池等电池中的重要组成部分。铂和铂基的催化剂通常是在酸性条件下催化甲醇氧化的，但同时酸性条件下，甲醇氧化过程中的中间体一氧化碳导致催化剂中毒，催化活性下降。而在碱性条件下，能有效克服一氧化碳中毒，提高催化剂的性能。最近几年人们的研究兴趣集中在基于钯的催化剂上，并发现其在碱性条件对甲醇的催化活性较高。但是，基于铂和钯的催化剂成本较高，不利于大量工业化生产应用，同时单一铂催化剂容易被甲醇氧化的中间体CO毒化，使其应用受到了极大的限制。将铂与其他金属合金化或将铂金属负载到载体上，是当前提高其稳定性和活性的重要发展方向。
[0003]与单一组分金属相比，双金属合金的结构和电子性质有明显的不同，同时在提高催化剂的活性方面具有明显的优点。一般常用方法在合成双金属合金结构时采用油胺、油酸、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠等表面活性剂或聚合物或聚合电解质作为金属粒子稳定剂，还原过程中采用水合肼、硼氢化钠等还原剂。这些试剂的大量使用，一方面增加了反应步骤，使制备过程复杂化，另一方面，产物提纯过程中，需将表面活性剂、还原剂残留等除去，增加了后处理的难度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是要解决现有方法存在的反应过程复杂、成本高、环境不友好以及后处理复杂的问题，而提供一种用于燃料电池的石墨烯基双金属复合材料的制备方法。
[0005]本发明的一种用于燃料电池的石墨烯基双金属复合材料的制备方法按以下步骤进行:
[0006]—、按质量份数称取0.8?1.2份氧化石墨稀、45?55份去离子水、0.3?1.2份氯铂酸、0.3?1.2份金属盐、10?20份自由基清除剂；所述的金属盐为金属钴盐或金属镍盐；
[0007]二、将步骤一称取的0.8?1.2份氧化石墨烯、45?55份去离子水、0.3?1.2份氯铂酸、0.3?1.2份金属盐、10?20份自由基清除剂混合均匀，在40kHz?50kHz的条件下超声分散Ih?2h，得到混合液，然后向混合液中通入氮气，通入氮气时间为25min?35min，得到反应液；
[0008]三、将步骤二得到的反应液在6°Co下进行辐射，辐照剂量率为lkGy/h?50kGy/h，辐射时间为1h?36h，得到复合材料产物；
[0009]四、将步骤三得到的复合材料产物进行离心分离，然后依次用去离子水和乙醇进行洗涤，最后置于真空烘箱中干燥，得到石墨烯基双金属复合材料；所述的真空干燥条件为:在温度为45?55°C的条件下干燥20h?24h。
[0010]本发明有益效果:从环境保护和绿色化学的角度，本发明在反应过程中完全不引入外加还原剂和表面活性剂，制备双金属催化剂并原位将其负载到载体，相对于常规方法本发明的优点如下:
[0011](I)使用了价格更为便宜、来源更为广泛的非贵金属钴、镍，还原过程中与贵金属铂形成双金属合金结构，增大比表面积，利用贵金属与磁性金属间的协同作用，提高了催化性能，减少了贵金属的使用，因而大大降低了成本。
[0012](2)采用辐射还原的手段，利用溶剂化电子对金属离子和氧化石墨同步进行还原，双金属沉积到载体还原的氧化石墨稀上制备石墨稀基双金属复合材料，摒弃了常规水合肼、硼氢化钠等化学还原试剂以及聚乙烯吡咯烷酮、油胺、油酸等表面活性剂的使用，没有采用任何表面活性和外加还原剂，显著的简化了制备和后处理过程，降低了成本，无污染，且对环境友好。
[0013](3)在碱性条件下催化反应，有效克服了酸性条件下出现的催化剂中毒的情况。
[0014](4)该制备方法应用范围广，可用于一系列双金属纳米粒子的大规模制备。
【附图说明】
[0015]图1为试验一制备的石墨烯基双金属复合材料与商业Pt/C对比循环伏安曲线图，其中a为试验一制备的石墨烯基双金属复合材料的循环伏安曲线，b为商业Pt/C的循环伏安曲线。
【具体实施方式】
[0016]【具体实施方式】以:本实施方式的一种用于燃料电池的石墨烯基双金属复合材料的制备方法按以下步骤进行:
[0017]—、按质量份数称取0.8?1.2份氧化石墨烯、45?55份去离子水、0.3?1.2份氯铂酸、0.3?1.2份金属盐、10?20份自由基清除剂；所述的金属盐为金属钴盐或金属镍盐；
[0018]二、将步骤一称取的0.8?1.2份氧化石墨烯、45?55份去离子水、0.3?1.2份氯铂酸、0.3?1.2份金属盐、10?20份自由基清除剂混合均匀，在40kHz?50kHz的条件下超声分散Ih?2h，得到混合液，然后向混合液中通入氮气，通入氮气时间为25min?35min，得到反应液；
[0019]三、将步骤二得到的反应液在6°Co下进行辐射，辐照剂量率为lkGy/h?50kGy/h，辐射时间为1h?36h，得到复合材料产物；
[0020]四、将步骤三得到的复合材料产物进行离心分离，然后依次用去离子水和乙醇进行洗涤，最后置于真空烘箱中干燥，得到石墨烯基双金属复合材料；所述的真空干燥条件为:在温度为45?55°C的条件下干燥20h?24h。
[0021]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中所述的金属钴盐为四水乙酸钴，氯化钴，硝酸钴或羰基钴。其他步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0022]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤一中所述的金属镍盐为四水乙酸镍，氯化镍，硝酸镍或羰基镍。其他步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0023]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤一中所述的自由基清除剂为异丙醇、乙醇或乙