1.一种单原子镧负载氮掺杂石墨烯二维材料的制备方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
一、氮掺杂石墨烯的制备:
(1)将氧化石墨烯和氮源超声分散于溶剂中,得到分散液;
(2)将所述分散液烘干,得到混合物;
(3)在惰性气体保护下,将所述混合物高温煅烧,得到氮掺杂石墨烯;
二、镧负载氮掺杂石墨烯的制备:
(1)将所述氮掺杂石墨烯超声分散于去离子水中,得到氮掺杂石墨烯的悬浮液;
(2)将镧源溶解,得到含金属镧的水溶液;
(3)将所述金属镧的水溶液滴加至所述氮掺杂石墨烯的悬浮液中并搅拌,然后加热反应,反应后在惰性气体保护下高温煅烧,得到单原子镧负载氮掺杂石墨烯二维材料。
2.根据权利要求1所述的一种单原子镧负载氮掺杂石墨烯二维材料的制备方法,其特征在于,步骤一、氮掺杂石墨烯的制备:(1)中所述氧化石墨烯与所述氮源的质量比为1:(1‑
2);所述超声分散的温度为20‑30℃,超声功率为800‑1000W,超声时间为0.5‑2小时;所述氧化石墨烯与所述溶剂的质量体积比为0.01‑0.1g/mL。
3.根据权利要求1或2所述的一种单原子镧负载氮掺杂石墨烯二维材料的制备方法,其特征在于,步骤一、氮掺杂石墨烯的制备:(1)中所述的氮源为三聚氰胺;所述溶剂为去离子水。
4.根据权利要求1所述的一种单原子镧负载氮掺杂石墨烯二维材料的制备方法,其特征在于,步骤一、氮掺杂石墨烯的制备:(2)中所述烘干的温度为50‑70℃。
5.根据权利要求1所述的一种单原子镧负载氮掺杂石墨烯二维材料的制备方法,其特征在于,步骤一、氮掺杂石墨烯的制备:(3)中所述煅烧的温度为600‑700℃,煅烧1‑2小时。
6.根据权利要求1所述的一种单原子镧负载氮掺杂石墨烯二维材料的制备方法,其特征在于,步骤二、镧负载氮掺杂石墨烯的制备:(1)所述超声分散的温度为20‑30℃,超声功率为800‑1000W,超声时间为10‑30分钟。
7.根据权利要求1所述的一种单原子镧负载氮掺杂石墨烯二维材料的制备方法,其特征在于,步骤二、镧负载氮掺杂石墨烯的制备:(2)中所述的镧源为硝酸镧。
8.根据权利要求1所述的一种单原子镧负载氮掺杂石墨烯二维材料的制备方法,其特征在于,步骤二、镧负载氮掺杂石墨烯的制备:(3)中所述镧源与所述氮掺杂石墨烯的质量比为1:(10‑50);所述搅拌的速度为1500‑2000rpm;所述加热的温度为50‑60℃,反应时间为
4‑6小时;所述煅烧的温度为700‑800℃,煅烧1‑3小时。
9.一种单原子镧负载氮掺杂石墨烯二维材料的应用,其特征在于,将1‑8任一项所述的制备方法制得的材料用于氧还原反应或组装成金属‑空气电池用于能源存储和转化领域。
10.根据权利要求9所述的一种单原子镧负载氮掺杂石墨烯二维材料的应用,其特征在于,包括如下步骤:
(1)配制Nafion树脂:水:异丙醇为1:2:7的混合溶液,将所述单原子镧负载氮掺杂石墨烯二维材料超声分散于此混合溶液中,得到涂覆浆料;
(2)将所述涂覆浆料涂覆于玻碳电极上,然后自然干燥,即得到电催化材料,将所述电催化材料用于氧还原反应或锌‑空气电池的正极材料。