本发明涉及一种制备go/il复合纳米催化材料的制备方法，选取不同比例的氧化石墨烯和磷酸功能化的聚离子液体，制备的复合材料在碱性电解液中表现出了优异的电催化性能。
2.
背景技术：
在能源短缺和环境污染问题日益严峻的当下，寻找绿色可持续发展的新能源成为了当今社会发展的必然趋势。燃料电池以能量密度高、环境友好等优势被认为是一种很有应用前景的电源技术。氧还原反应是燃料电池很重要的电极反应，但因其反应动力学缓慢和过电位过高等问题，往往需要催化剂的参与才能使反应得以进行。目前燃料电池所使用的催化剂是pt基贵金属催化剂。但其地壳储备有限，导致催化剂的成本过高，这严重阻碍了燃料电池的发展和应用。因而人们都在寻找一种价格低廉的非贵金属催化剂。今年来，氮掺杂的石墨烯已被多次报道具有良好的电催化活性。(weid，liuy，wangy，etal.synthesisofn-dopedgraphenebychemicalvapordepositionanditselectricalproperties[j].nanoletters，2009，9(5)：1752-1758.)聚离子液体具有不易挥发、可功能化的优势而被广泛应用于绿色合成、功能材料、清洁能源等领域。
因而本专利在于提出一种基于磷酸功能化离子液体和氧化石墨烯的复合材料的制备方法。采用磷酸功能化的聚离子液体修饰氧化石墨烯，获得一种有着良好电化学面积和氧还原催化活性的电催化剂。
3
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种go/il复合纳米催化材料的制备方法，该碳材料具有较好比表面积和orr催化活性。
本发明通过以下技术方案实现。
一种go/il复合纳米催化材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.含氮磷前驱体的合成；
步骤2.氧化石墨烯的合成与分散；
步骤3.将上述前驱体进行充分混合后干燥；
步骤4.将上述混合物在惰性气体保护下热解，获得碳化产物
步骤5将上述产物研磨，获得样品并测试。
而且，所述步骤1中含氮磷前驱体为乙烯基咪唑磷酸盐，氧化石墨烯由改良的hummers法制备。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1.本发明采用含氮和磷前驱体，可一步获得氮磷共掺的碳材料，合成过程中无需特殊设备，并且利于放大。
2.制备过程中加入了含有官能团的二维材料，能够与离子液体充分发生作用。
4附图说明
图1为实施例一的样品的cv图，可以看到该样品的比电容明显较大。图2为实施例一样品的不同转速lsv曲线，其起始电位为0.95v(vs.rhe)。图3为实施例一(30∶1)及实施例二(20∶1)和不加氧化石墨烯对比样的orr线性扫描图，从中可见，复合样品的催化性能远高于非复合的样品性能，且30∶1的比例制备的样品性能也高于20∶1的比例制备的样品。
5具体实施方式
结合下面三个实施实例进一步阐述本发明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例一：
(1)称取0.1mol的乙烯基咪唑，加入等mol量的磷酸，50℃搅拌两小时，获得乙烯基磷酸二氢盐[hvim]h2po4。
(2)取5g石墨粉(99.95％)置于大烧杯中，再取3.5g的浓nano3(95％)加入装有石墨粉的大烧杯。取200ml的浓h2so4(98％)，冰浴使温度降到5℃并打开搅拌。称量20gkmno4(99.5％)并加入大烧杯，使得反应充分进行。在反应的进行中，溶液颜色由黑色变为黑褐色。将反应的温度调整至35℃，在到达设定温度后继续搅拌反应4h。反应4h后，将水浴温度调整为95℃，并分两次共称取200ml去离子水加入大烧杯。温度到达设定温度后，保持1h。反应完成溶液颜色变为亮棕色。从水浴锅中取出大烧杯，加500ml去离子水，并缓慢的加入30mlh2o2(30％)，置于搅拌器上，搅拌10min，反应进行充分后，加入盐酸溶液(与水的体积比为1∶10)5ml。搅拌充分后，进行离心，完成一次酸洗。重复上述过程，完成第二次酸洗。之后加入1000ml的去离子水，充分搅拌后进行离心。离心完成后，取出离心管中残留的物质置于大烧杯中，加水搅拌均匀，测试ph。视为进行了一次水洗。连续水洗，直到ph值为中性(或使用透析袋将液体ph调节至中性)。得到中性的液体后，倾入漏斗中用滤膜抽滤。所得固体干燥后按11.5mg/g的浓度分散在超纯水中。
(3)称取一定量的上述氧化石墨烯分散液，加入30倍质量(以氧化石墨烯计)的聚离子液体，置于搅拌器上搅拌24h，40℃真空烘干12h，低温冻干4h。
(4)将上述干燥后混合物在氮气保护下800℃加热一小时。冷却至室温，获得黑色固体。
(5)将上述固体研磨后，获得样品，称量5mg与100μlnafion溶液和900μl乙醇溶液混合，再超声1h将其分散均匀得到催化剂浆液。取10μl浆液滴加到预先处理过的玻碳电极上，待干燥后进行电化学性能测试，获得如图1所示的cv曲线和如图2所示的lsv曲线。
实施例二：
(1)称取0.1mol的乙烯基咪唑，加入等mol量的磷酸，50℃搅拌两小时，获得乙烯基磷酸二氢盐[hvim]h2po4。
(2)氧化石墨烯的制备过程与例一相同
(3)称取一定量的上述氧化石墨烯分散液，加入20倍质量(以氧化石墨烯计)的聚离子液体，置于搅拌器上搅拌24h，40℃真空烘干12h，低温冻干4h。
(5)将上述固体研磨后，获得样品，称量5mg与100μlnafion溶液和900μl乙醇溶液混合，再超声1h将其分散均匀得到催化剂浆液。取10μl浆液滴加到预先处理过的玻碳电极上，待干燥后进行电化学性能测试，获得如图3所示的lsv对比图。