【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片电催化剂的制备方法及应用于电催化氧还原合成h2o2，属于新材料领域。
技术介绍
1、h2o2作为一种多功能、环保的氧化剂，在现代工业中具有极其重要的作用，广泛应用于漂白、纺织、化学合成、废水处理及消毒等领域。目前，大约95％的h2o2都是由蒽醌法合成的，但该方法基础设施投资大，能源投入大，还会产生许多副产物。高浓度的h2o2在储藏和运输中也存在极大的安全隐患。正是在这种情况下，o2的电化学还原成h2o2也备受关注。
2、碳材料具有丰度高、成本低、电还原活性强等优点，物理化学性质可调、在腐蚀性酸中也具有优异的稳定性等优点。然而，碳基材料的电催化活性和选择性与其电子性质密切相关，而电子性质可以通过杂原子掺杂和本征缺陷来调节。由于不同的半径和电负性，杂原子(n,s,b,p等)掺杂到碳骨架中可以诱导局部电子结构重排，从而提高催化活性。其中，n掺杂碳材料的orr性能优异。此外，碳基体的结构缺陷也会引起不对称的局部电子重分布，从而显著提高了碳基材料的电催化性能。同样，尖晶石金属氧化物由于两种金属阳离子在反应周期中的协同作用而表现出很好的orr活性。尽管尖晶石型多金属氧化物具有良好的orr活性，但由于其多元素组成和结构的复杂性，对多金属氧化物催化剂(电)催化性能的起源的理解仍然难以捉摸。因此，若利用单金属氧化物和碳载体的相互作用或许可以解决单金属氧化物在电催化orr中遇到的难题。
3、在此假设下，通过低温构建的无定型niox纳米片与缺陷石墨烯进行水热复合反应，形
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种新的缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片催化剂的制备方法，可以有效的使纳米片分散。该方法能够简便地制备缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片催化剂。本专利技术具有工艺和设备简单，能耗低，后处理简单等优点。本专利技术使用的水热法能使金属氧化物纳米片均匀分布在载体上，具有良好的分散性和活性等优点。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片，所述缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片按如下方法制备：
4、s1:将石墨烯与三聚氰胺混合均匀，在保护气氛下1050-1150℃反应2-2.5h(优选1150℃时间2h)，得到缺陷石墨烯(dg)；
5、所述石墨烯与三聚氰胺的质量比为1：1-1.5(优选1：1)；
6、s2：将乙酰丙酮镍和一价金属无机盐溶于乙醇水溶液中(淡绿透明状)，蒸发溶剂完全，于马弗炉中、空气气氛中、350-550℃反应2-2.5h(优选350℃反应2h)，所得反应物分散(本专利技术的实施例研磨分散)后依次用水、乙醇离心洗涤，干燥，所得niox粉末分散于无水乙醇中，所得分散液3000-3500r/min离心10-12min，所得上层清液为纳米片分散液；所述乙酰丙酮镍与一价金属无机盐的质量比为1：2-2.5(优选1：2)；
7、s3：将步骤s1所述缺陷石墨烯均匀分散于水中，得到dg分散液；
8、将步骤s2所述纳米片分散液与所述dg分散液均匀分散，聚四氟乙烯的反应釜内衬中，60-65℃下进行水热反应10-12h(优选60℃下进行水热反应12h)，所得反应液离心，所得沉淀干燥，得到所述缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片；所述纳米片分散液中纳米片与缺陷石墨烯的质量比为6-9：1(优选6：1)。
9、进一步，步骤s1所述保护氛围可以是氮气氛围，也可以是惰性气体氛围，如氩气。在本专利技术的实施例中为氮气气氛。
10、进一步，步骤s1中，以4-6℃min-1速率升温至所述反应的温度。
11、进一步，步骤s2中，所述一价金属无机盐的阴离子为硝酸根、氯盐中的至少一种(优选为硝酸根)。
12、更进一步，步骤s2中，所述一价金属无机盐的阳离子为钾离子或钠钠离子中的至少一种。
13、优选地，步骤s2中所述一价金属无机盐为硝酸钾、氯化钾中的至少一种，尤其优选为硝酸钾。
14、进一步，步骤s2中所述乙醇水溶液的体积以所述乙酰丙酮镍和一价金属无机盐的总质量计为180-210ml/g(在本专利技术的实施例中为200ml/g)。
15、更进一步，步骤s2中所述乙醇水溶液中，所乙醇与水的体积比为5-6：1(优选5：1)。
16、步骤s2中，所述纳米片分散液中纳米片的浓度按如下方法检测：所述分散液离心后的沉淀干燥后称重，质量计为m沉淀，所述niox粉末的质量计为m粉末，所述无水乙醇的体积计为v，则
17、所述纳米片分散液中纳米片的浓度＝(m粉末—m沉淀)/v。
18、本专利技术尤其推荐所述缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片按如下方法制备：
19、s1:将石墨烯与三聚氰胺混合均匀，在保护气氛下1150℃反应2h，得到缺陷石墨烯；
20、所述石墨烯与三聚氰胺的质量比为1：1；
21、s2：将乙酰丙酮镍和硝酸钾溶于乙醇水溶液中，蒸发溶剂完全，于马弗炉中、空气气氛中、350℃反应2h，所得反应物研磨分散后依次用水、乙醇离心洗涤，干燥，所得niox粉末分散于无水乙醇中，所得分散液3000r/min离心10min，所得上层清液为纳米片分散液；所述乙酰丙酮镍与一价金属无机盐的质量比为1：2；
22、s3：将步骤s1所述缺陷石墨烯均匀分散于水中，得到dg分散液；
23、将步骤s2所述纳米片分散液与所述dg分散液均匀分散，聚四氟乙烯的反应釜内衬中，60℃下进行水热反应12h，所得反应液离心，所得沉淀干燥，得到所述缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片；所述纳米片分散液中纳米片与缺陷石墨烯的质量比为6：1。
24、第二方面，本专利技术还提供一种上述缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片作为电催化剂于氧还原反应中的应用。
25、具体地，本专利技术提供一种应用的方法，所述应用为：
26、将所述缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片均匀分散于去离子水、乙醇和nafion中，得到催化剂ink；以负载所述催化剂ink的rrde电极为工作电极，以pt丝为对电极，以ag-agcl电极作为参比电极，以0.1m koh水溶液为电解液制备过氧化氢。
27、进一步，所述去离子水、乙醇与nafion的体积比为70：25：5。
28、更进一步，所述去离子水、乙醇与nafion的总体积以所述缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片的质量计为200μl/mg。
29、再更进一步，所述nafion的质量分数为5wt％。
30、第三方面，本专利技术还提供上述缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种缺陷石墨烯载体上复合的NiOx超薄纳米片，其特征在于所述缺陷石墨烯载体上复合的NiOx超薄纳米片按如下方法制备：
2.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的NiOx超薄纳米片，其特征在于：步骤S1所述保护氛围是氮气氛围。
3.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的NiOx超薄纳米片，其特征在于：步骤S1中，以4-6℃min-1速率升温至所述反应的温度。
4.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的NiOx超薄纳米片，其特征在于：步骤S2中，所述一价金属无机盐的阴离子为硝酸根、氯盐中的至少一种。
5.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的NiOx超薄纳米片，其特征在于：步骤S2中，所述一价金属无机盐的阳离子为钾离子或钠钠离子中的至少一种。
6.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的NiOx超薄纳米片，其特征在于：步骤S2中所述乙醇水溶液的体积以所述乙酰丙酮镍和一价金属无机盐的总质量计为180-210mL/g。
7.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的NiOx超薄纳米片，其特征在于：步骤S2中
8.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的NiOx超薄纳米片，其特征在于：步骤S2中，所述纳米片分散液中纳米片的浓度按如下方法检测：所述分散液离心后的沉淀干燥后称重，质量计为m沉淀，所述NiOx粉末的质量计为m粉末，所述无水乙醇的体积计为V，则
9.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的NiOx超薄纳米片，其特征在于所述缺陷石墨烯载体上复合的NiOx超薄纳米片按如下方法制备：
10.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的NiOx超薄纳米片作为电催化剂于氧还原反应中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片，其特征在于所述缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片按如下方法制备：
2.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片，其特征在于：步骤s1所述保护氛围是氮气氛围。
3.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片，其特征在于：步骤s1中，以4-6℃min-1速率升温至所述反应的温度。
4.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片，其特征在于：步骤s2中，所述一价金属无机盐的阴离子为硝酸根、氯盐中的至少一种。
5.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片，其特征在于：步骤s2中，所述一价金属无机盐的阳离子为钾离子或钠钠离子中的至少一种。
6.如权利要求1所述的缺陷石墨烯载体上复合的niox超薄纳米片...
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