1.一種電催化還原氧氣的陰極材料,其特征在于,所述陰極材料包括碳紙、部分還原的氧化石墨烯和Pt,所述部分還原的氧化石墨烯負(fù)載于碳紙表面,所述Pt負(fù)載于部分還原的氧化石墨烯表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極材料,其特征在于,所述碳紙和Pt的質(zhì)量比為10-65:1,優(yōu)選為50:1;
優(yōu)選地,所述Pt的粒徑大小為100-200nm。
3.一種電催化還原氧氣的陰極材料的制備方法,其特征在于,所述制備方法包括如下步驟:
(1)對(duì)碳紙進(jìn)行親水性處理,得到親水性碳紙;
(2)焙燒親水性碳紙,得到焙燒產(chǎn)物;
(3)將焙燒產(chǎn)物置于氧化石墨烯的分散液中,并超聲,得到表面負(fù)載有氧化石墨烯的焙燒產(chǎn)物;
(4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物中的氧化石墨烯部分還原,得到表面負(fù)載有部分還原的氧化石墨烯的焙燒產(chǎn)物;
(5)在部分還原的氧化石墨烯表面沉積Pt,得到所述陰極材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于,步驟(1)所述親水性處理為:將碳紙置于非離子型表面活性劑中浸泡,之后置于去離子水中超聲清洗;
優(yōu)選地,所述非離子型表面活性劑選自曲拉通X-100;
優(yōu)選地,所述碳紙?jiān)诜请x子型表面活性劑中浸泡的時(shí)間為8-24h;
優(yōu)選地,所述超聲清洗的時(shí)間為2h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備方法,其特征在于,步驟(2)所述焙燒在馬弗爐中進(jìn)行;
優(yōu)選地,步驟(2)所述焙燒的時(shí)間為5h;
優(yōu)選地,步驟(2)所述焙燒的溫度為200-400℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5之一所述的制備方法,其特征在于,步驟(3)所述氧化石墨烯分散液的濃度為0.1-0.5wt%;
優(yōu)選地,步驟(3)所述超聲的時(shí)間為1-5h。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6之一所述的制備方法,其特征在于,步驟(4)使用弱還原劑將氧化石墨烯部分還原,所述弱還原劑選自抗壞血酸溶液;
優(yōu)選地,所述抗壞血酸溶液的濃度為1-10mg mL-1;
優(yōu)選地,步驟(4)所述部分還原為:將步驟(3)得到的產(chǎn)物置于濃度為1-10mg mL-1的抗壞血酸溶液中靜置8-24h。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7之一所述的制備方法,其特征在于,步驟(5)采用如下方法沉積Pt:將表面負(fù)載有部分還原的氧化石墨烯的焙燒產(chǎn)物作為陰極,以Pt片為陽(yáng)極,采用含有NH4Cl和PtCl4的pH值為1的電鍍液,以20mA的電流電鍍10-20min;
優(yōu)選地,所述NH4Cl的濃度為10mM;
優(yōu)選地,所述PtCl4的濃度為1mM。
9.根據(jù)權(quán)利要求3-8之一所述的制備方法,其特征在于,所述制備方法包括如下步驟:
(1)將碳紙置于曲拉通非離子型表面活性劑中浸泡8-24h,取出后用去離子水超聲清洗2-4h,得到親水性碳紙;
(2)將親水性碳紙?jiān)?00-400℃焙燒5h,得到焙燒產(chǎn)物;
(3)將焙燒產(chǎn)物置于濃度為0.1-0.5wt%的氧化石墨烯分散液中,超聲1-5h,取出后得到表面負(fù)載有氧化石墨烯的焙燒產(chǎn)物;
(4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物置于濃度為1-10mg mL-1的抗壞血酸溶液中靜置8-24h,之后在40-80℃水浴中靜置2h,得到表面負(fù)載有部分還原的氧化石墨烯的焙燒產(chǎn)物;
(5)將表面負(fù)載有部分還原的氧化石墨烯的焙燒產(chǎn)物作為陰極,以Pt片為陽(yáng)極,采用含有10mM的NH4Cl和1mM的PtCl4的pH值為1的電鍍液,以20mA的電流電鍍10-20min,在部分還原的氧化石墨烯表面沉積Pt,得到所述陰極材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電催化還原氧氣的陰極材料的用途,其用于氣固相電催化反應(yīng)消除揮發(fā)性有機(jī)污染物。