本发明涉及石墨烯材料领域，尤其是石墨烯与单质纳米颗粒的复合材料领域。
背景技术：
燃料电池作为新型的能源转换装置，电极主要采用碳基材料负载的金属催化剂，在工作过程中会出现阳极催化剂的ｃｏ中毒，降低燃料电池的能源转换效率。相比传统的碳基材料，石墨烯作为一种典型的二维材料，石墨烯具有极高的比表面积，优良的机械性、化学稳定性、优异的导电性和热传导性等，在锂离子电池、超级电容器、催化、传感、光电等领域应用广泛。石墨烯负载催化剂的复合材料在催化反应中具有很高活性，特别是，石墨烯与单质材料的复合材料在催化领域表现出很大的应用潜力。
石墨烯是二维蜂窝状结构的碳材料，它不仅具有高比表面积，而且有缺陷和含氧官能团，为负载纳米粒子提供据点，rgo作为载体，不仅可以分散金属纳米粒子，防止其团聚，而且由于rgo本身的导电性，还能加速金属粒子与石墨烯之间的电子传输，起到很好的协同催化效果。人们报道的石墨烯与单质材料的复合材料中，单质材料基本都为au、ag、pt等贵金属。由于贵金属的价格昂贵和储量有限等不利因素限制其广泛应用，需要寻找一些低成本、绿色和高效的金属原子来替代贵金属。
同时，传统的石墨烯与金属纳米粒子的复合方法通常采用在rgo上自组装纳米粒子，该法制备工艺繁琐，且无法去除纳米粒子表面的包覆剂。近年来发展了添加还原剂进行液相还原的复合方法，由于液相还原速度不易控制，存在纳米粒子形貌大小不一、分布不均匀等缺点。以上制备方法的不足直接影响该复合催化剂的催化活性。因此，发展新的方法，充分发挥金属颗粒与石墨烯复合物的催化性能，成为当务之急。
本发明提供一种石墨烯/zn纳米颗粒的复合材料，这是一种新的复合材料，本发明还提供了一种简单易行的全新的制备方法。
技术实现要素：
针对现有技术中石墨烯与单质金属纳米颗粒复合的问题，本发明旨在发明一种新的石墨烯/zn纳米颗粒的复合材料及其制备方法。
本发明提供了一种石墨烯/zn纳米颗粒复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
1）双温区管式电阻炉，通入ar-h2-ch4为反应气体，气体压强为100pa，其中ar:h2:ch4分压比为20:50:30，称取2g醋酸锌，置于水平管式炉的高温炉区，且位于反应气体的上气流方向，该炉区温度为975-1025℃；以二维层状石墨烯为基底，置于水平管式炉的低温炉区，且位于反应气体的下气流方向，该炉区温度为500℃；反应时间为15min；
2）反应结束后，关掉加热装置，在ar-h2-ch4的气体中自然冷却到室温，得到所需的产物石墨烯/zn纳米颗粒复合材料。
本发明还提供了根据上述制备方法制得的一种石墨烯/zn纳米颗粒复合材料，其中zn纳米颗粒的尺寸为3-7nm，附着在二维层状石墨烯上，分布均匀。
本发明的有益成果在于：
1）本发明制备的石墨烯/zn纳米颗粒复合材料，zn形态、结构、尺寸均匀，且均匀地分布在石墨烯层之上，复合材料结构形态均一。
2）本发明的石墨烯/zn纳米颗粒复合材料及其制备方法，采用气相反应的方式，仅使用双温度管式电阻炉，设备简单，操作方便，易于推广使用，实现规模化生产。
3）本发明制备的石墨烯/zn纳米颗粒复合材料，成本低，可望在催化、锂离子电池、超级电容器、光电子等领域获得应用。
附图说明
图1为实施例1得到的石墨烯/zn纳米颗粒复合材料的扫描电子显微镜（sem）图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例和附图对本发明做进一步的说明。
实施例1
1）双温区管式电阻炉，通入ar-h2-ch4为反应气体，气体压强为100pa，其中ar:h2:ch4分压比为20:50:30，称取2g醋酸锌，置于水平管式炉的高温炉区，且位于反应气体的上气流方向，该炉区温度为1000℃；以二维层状石墨烯为基底，置于水平管式炉的低温炉区，且位于反应气体的下气流方向，该炉区温度为500℃；反应时间为15min；
2）反应结束后，关掉加热装置，在ar-h2-ch4的气体中自然冷却到室温，得到所需的产物石墨烯/zn纳米颗粒复合材料。
实施例2
1）双温区管式电阻炉，通入ar-h2-ch4为反应气体，气体压强为100pa，其中ar:h2:ch4分压比为20:50:30，称取2g醋酸锌，置于水平管式炉的高温炉区，且位于反应气体的上气流方向，该炉区温度为975℃；以二维层状石墨烯为基底，置于水平管式炉的低温炉区，且位于反应气体的下气流方向，该炉区温度为500℃；反应时间为15min；
2）反应结束后，关掉加热装置，在ar-h2-ch4的气体中自然冷却到室温，得到所需的产物石墨烯/zn纳米颗粒复合材料。
实施例3
1）双温区管式电阻炉，通入ar-h2-ch4为反应气体，气体压强为100pa，其中ar:h2:ch4分压比为20:50:30，称取2g醋酸锌，置于水平管式炉的高温炉区，且位于反应气体的上气流方向，该炉区温度为1025℃；以二维层状石墨烯为基底，置于水平管式炉的低温炉区，且位于反应气体的下气流方向，该炉区温度为500℃；反应时间为15min；
2）反应结束后，关掉加热装置，在ar-h2-ch4的气体中自然冷却到室温，得到所需的产物石墨烯/zn纳米颗粒复合材料。
通过扫描电子显微镜（sem），对各实施例制得的石墨烯/zn纳米颗粒复合材料进行微观形貌观察。图1为实施例1）得到的石墨烯/zn纳米颗粒复合材料的扫描电子显微镜（sem）图。图中可以看到：zn纳米颗粒的尺寸为3-7nm，附着在二维层状石墨烯上，分布均匀。zn纳米颗粒的尺寸为3-7nm，附着在二维层状石墨烯上，分布均匀。实施例2和实施例3制得的石墨烯/zn纳米颗粒复合材料的微观形貌与实施例1的类同。
显然，尽管本发明的内容就其公开的具体实施方式作出了完整而清晰的描述，但其不仅限于此，以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。对于所属技术领域的人员来说，通过这些表述的指导而对本发明作出改进和替代所获得的所有其他实施例，包含在本发明之中。