CN105591115B - 一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法 - Google Patents

一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法，包括一个制备杂原子掺杂石墨烯材料的步骤；将石墨烯基材料经超声处理，然后加入杂原子前躯体，在水热釜中，在150‑200℃条件下进行杂原子掺杂，得到杂原子掺杂石墨烯基材料；将杂原子掺杂石墨烯材料溶于去离子水，超声处理后加入稳定剂及金属前躯体，所述的金属前躯体中的金属为铂、钯、金或银，持续搅拌，调节pH为8‑14，再加入还原剂，持续搅拌，真空干燥后即杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子。本发明结合杂原子和载体对贵金属的协同效应，有效的提高催化剂的活性和稳定性，并且制备工艺简单，适于产业化规模，具有较高的经济价值。

Description

一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备 方法
技术领域
本发明属于材料学领域，涉及一种燃料电池阳极催化剂材料，具体来说是一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法。
背景技术
随着当今时代的不断发展，直接醇类燃料电池由于能量密度高，产物无污染等优点成为资源能源危机发电的合适的替代者。众所周知，电催化剂是燃料电池的核心所在，这也是限制燃料电池实现其商业化的关键所在。直接醇类燃料电池催化剂以贵金属为主，但是由于贵金属价格昂贵，储量低并且容易受到反应中间体CO的中毒。以此通常将贵金属与碳基材料进行复合，比如活性炭、碳球、介孔碳、碳纳米管、石墨烯和石墨烯纳米带等，碳基材料能提供更多的贵金属的活性位点，同时利用金属和碳基材料的相互协同作用来降低贵金属的量，降低催化剂价格。但是催化剂的活性仍然有待提高，因此在催化剂载体上进行杂原子掺杂具有巨大的应用前景。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法，所述的这种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法解决了现有技术中直接醇类燃料电池催化剂价格高、催化活性不高的技术问题。
本发明提供了一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：
1) 一个制备杂原子掺杂石墨烯材料的步骤；将石墨烯基材料经超声处理，然后加入杂原子前躯体，所述的石墨烯基材料和杂原子前躯体的质量比为1:1~10，所述的杂原子为氮、硼、磷、硫、或者氟中的任意一种或者两种以上的组合，在水热釜中，在150-200℃条件下进行杂原子掺杂，得到杂原子掺杂石墨烯基材料；
2) 一个制备杂原子掺杂石墨烯材料负载贵金属纳米粒子的步骤，将杂原子掺杂石墨烯材料溶于去离子水，超声处理后加入稳定剂及金属前躯体，所述的杂原子掺杂石墨烯材料和稳定剂的比为1比1:1~10，所述的金属前躯体中的金属为铂、钯、金或银，所述的金属前躯体中的金属的质量为杂原子掺杂石墨烯材料与金属前躯体中的金属质量之和的10~50%，调节pH 为8-14，再加入还原剂，所述的还原剂为硼氢化钾、硼氢化钠或水合肼，金属前躯体和还原剂的质量比为1:1~100，持续搅拌1-5h，真空干燥后即杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子。
进一步的，所述的稳定剂为EDTA。
进一步的，在所述的杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子中，杂原子掺杂量为0.1%-20wt%。
进一步的，在所述的杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子中，贵金属的含量为1-90wt%。
进一步的，所述的石墨烯基材料为石墨烯、石墨烯纳米带、活性炭、碳球、介孔碳或者碳纳米管。
进一步的，将石墨片通过改进过的氧化法得到氧化石墨烯，具体是将石墨片加入到过硫酸钾和五氧化二磷中，所述的石墨片的重量与过硫酸钾以及五氧化二磷重量之和的比为0.1~1.5：1，然后加入质量百分比浓度为50~98%的浓硫酸，所述的石墨片和浓硫酸的质量体积比为1~3g:100~200ml，在50-100℃高温条件下进行氧化，然后再加入高锰酸钾进行氧化，所述的石墨片和高锰酸钾的质量比为1~3：1-10，经过多次离心清洗得到石墨烯。
具体的，所述的过硫酸钾与五氧化二磷的质量比为1:0.5~2。
通过测试表征得到，杂原子有效的负载到石墨烯基材料中，并且可以实现多种元素共同掺杂，本发明结合杂原子和载体对贵金属的协同效应，在碱性醇类具有良好的催化活性以及稳定性，所述的碱性醇类为甲醇、乙醇或乙二醇。
本发明与现有技术相比，本发明以氮、硼、磷、硫、或者氟掺杂石墨烯基材料，形貌特征呈均匀规则，铂、钯、金或银纳米粒子分布均匀并且在碱性醇类中具有良好的催化性能，并且制备工艺简单，适于产业化规模，具有较高的经济价值。
附图说明
图1为实施例1所得的硼氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子材料的TEM图；（a）为B，N-G的TEM图；（b）为Pd/B，N-G的TEM图。
图2为实施例1所得的硼氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子材料的XPS图；(a) 为Pd/B，N-G的C 1s峰；(b) 为 Pd/B，N-G的B 1s峰；(c) 为Pd/B，N-G的N 1s峰；(d) 为Pd/B，N-G的Pd3d峰。
图3为实施例1所得的硼氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子材料在1.0 M NaOH +1.0 MCH3OH中的循环伏安图。
图4为实施例1所得的硼氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子材料在1.0 M NaOH +1.0 MCH3OH中的时间电流曲线。
图5为实施例1所得的硼氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子材料在1.0 M NaOH +1.0 MCH3CH2OH中的循环伏安图。
图6为实施例1所得的硼氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子材料在1.0 M NaOH +1.0 MCH3CH2OH中的时间电流曲线。
图7为实施例1所得的硼氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子材料在1.0 M NaOH +1.0 MC2H4(OH )2中的循环伏安图。
图8为实施例1所得的硼氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子材料在1.0 M NaOH +1.0 MC2H4(OH)2中的时间电流曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种硼氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子材料的Pd/B，N-G，含有Pd、C、B、N、H和O元素。
上述的硼氮掺杂石墨烯负载钯纳米粒子材料制备方法，具体包括以下步骤：
(1) 石墨烯的制备
将石墨片通过改进过的氧化法得到氧化石墨烯。将1-3g石墨片加入到1-5g过硫酸钾和1-5g五氧化二磷，然后加入100-200ml浓硫酸（98%）中，在50-100℃高温条件下进行氧化，然后再用1-10g高锰酸钾进行氧化，经过多次离心清洗得到石墨烯。
(2) 杂原子掺杂石墨烯材料
20-40mg石墨烯经过超声处理后，加入1-100g质量比为1:1的硼酸和尿素的杂原子前躯体，在水热釜中在150-200℃高温条件下进行B，N共掺杂，得到硼氮掺杂石墨烯。
(3) 硼氮掺杂石墨烯负载钯金属纳米粒子
20-30mg硼氮掺杂石墨烯溶于去离子水，超声处理后加稳定剂及1-100mg金属前躯体K2PdCl4，所述的杂原子掺杂石墨烯材料和稳定剂的质量比为1:1~10，持续搅拌，调节pH8-14，再以蠕动泵缓慢的加入还原剂，金属前躯体和还原剂的质量比为1:1~100，持续搅拌，真空干燥后即硼氮掺杂石墨烯负载钯金属纳米粒子。
上述所得的硼氮掺杂石墨烯负载钯金属纳米粒子Pd/B，N-G通过投射电子显微镜进行观察，如图1所示。从图（a）可以载体催化剂材料B，N-G为单一的片状结构，从图（b）可以看出，分布均匀，Pd纳米粒子大小为大约5nm。
将上述所得的硼氮掺杂石墨烯负载钯金属纳米粒子Pd/B，N-G利用XPS进行元素分析，结果如图2所示，从图中可以看出Pd/B，N-G的C 1s峰B 1s峰，N 1s峰和Pd 3d峰均存在，由此证明B和N元素成功的掺杂到石墨烯，负载Pd纳米粒子之后，Pd的3d峰存在，由此证明，成功负载钯纳米粒子。
将上述所得的硼氮掺杂石墨烯负载钯金属纳米粒子Pd/B，N-G在三电极体系中测试电化学性能。
图3是硼氮掺杂石墨烯负载钯金属纳米粒子Pd/B，N-G和商业BASF Pd/C在1.0 MNaOH +1.0 M CH3OH中的循环伏安图。从图中开始看出，相比深色的BASF Pd/C，浅色线代表的Pd/B，N-G甲醇开始氧化电位更早，大约从-0.70V开始氧化，而商业BASF Pd/C从-0.65V开始氧化，从而证明在Pd/B，N-G中，甲醇更容易氧化。在CV的正扫过程中，对应的甲醇的一次氧化峰电流达到944.9 mA/mg，与商业的BASF Pd/C对应的717.1 mA/mg相比性能大约提升了31.76%。从而证明本发明在碱性甲醇溶液中更容易氧化并且氧化活性更好。
图4是对应的Pd/B，N-G和商业BASF Pd/C在1.0 M NaOH +1.0 M CH3OH中的时间电流曲线。从图中开始看出，相比深色的BASF Pd/C，浅色线代表的Pd/B，N-G在氢氧化钠和甲醇类中的时间电流曲线更高，一直在商业BASF Pd/C之上，对此我们取了4个时间点，经过10秒之后，Pd/B，N-G是623.79 mA/mg而商业BASF Pd/C是311.8 mA/mg，经过100秒之后，Pd/B，N-G是401.53 mA/mg，而商业BASF Pd/C是136.3 mA/mg，经过1000秒之后，Pd/B，N-G是239.3mA/mg，而商业BASF Pd/C是34.9 mA/mg，经过3600秒之后，Pd/B，N-G是162.8 mA/mg，而商业BASF Pd/C是9.9 mA/mg。从而证明在1.0 M NaOH+1.0 M CH3OH的溶液中，随着时间的推移，Pd/B，N-G在碱性甲醇催化过程中相比商业的BASF Pd/C的稳定性更好。
图5是对应的Pd/B，N-G和商业BASF Pd/C在1.0 M NaOH+1.0 M CH3CH2OH中的循环伏安图。从图中开始看出，相比深色的BASF Pd/C，浅色线表的Pd/B，N-G乙醇开始氧化电位更早，大约从-0.75V开始氧化，而商业BASF Pd/C从-0.62V开始氧化，从而证明在Pd/B，N-G中，乙醇更容易氧化。在CV的正扫过程中，对应的乙醇的一次氧化峰电流达到2088.52 mA/mg，与商业的BASF Pd/C对应的1326.5 mA/mg相比性能大约提升了57.44%。从而证明本发明在碱性乙醇溶液中更容易氧化并且氧化活性更好。
图6是对应的Pd/B，N-G和商业BASF Pd/C在1.0 M NaOH+1.0 M CH3CH2OH中的时间电流曲线。从图中开始看出，相比深色的BASF Pd/C，浅色线代表的Pd/B，N-G在乙醇溶液中的时间电流曲线更高，一直在商业BASF Pd/C之上，对此我们取了4个时间点，经过10秒之后，Pd/B，N-G是956.25 mA/mg，而商业BASF Pd/C是653.5 mA/mg，经过100秒之后，Pd/B，N-G是768.75 mA/mg，而商业BASF Pd/C是420.6 mA/mg，经过1000秒之后，Pd/B，N-G是569.30mA/mg，而商业BASF Pd/C是250.7 mA/mg，经过3600秒之后，Pd/B，N-G是427.50 mA/mg而商业BASF Pd/C是170.6 mA/mg。从而证明在1.0 M NaOH+1.0 M CH3CH2OH的溶液中，随着时间的推移，Pd/B，N-G在碱性乙醇催化过程中相比商业的BASF Pd/C的稳定性更好。
图7是对应的Pd/B，N-G和商业BASF Pd/C在1.0 M NaOH+1.0 M C2H4 (OH )2中的循环伏安图。从图中开始看出，相比深色的BASF Pd/C，浅色线代表的Pd/B，N-G乙二醇开始氧化电位更早，大约从-0.60 V开始氧化，而商业BASF Pd/C从-0.55 V开始氧化，从而证明在Pd/B，N-G中，乙二醇更容易氧化。在CV的正扫过程中，对应的乙二醇的一次氧化峰电流达到1344.9 mA/mg，与商业的BASF Pd/C对应的991.3 mA/mg相比性能大约提升了35.67%。从而证明本发明在碱性乙二醇溶液中更容易氧化并且氧化活性更好。
图8是对应的Pd/B，N-G和商业BASF Pd/C在1.0 M NaOH+ 1.0 M C2H4(OH )2 中的时间电流曲线。从图中开始看出，相比深色的BASF Pd/C，浅色线代表的Pd/B，N-G在氢氧化钠和乙二醇溶液中的时间电流曲线更高，一直在商业BASF Pd/C之上，对此我们取了4个时间点，经过10秒之后，Pd/B，N-G是1422.92 mA/mg，而商业BASF Pd/C是885.0 mA/mg，经过100秒之后，Pd/B，N-G是954.16 mA/mg，而商业BASF Pd/C是408.4 mA/mg，经过1000秒之后，Pd/B，N-G是491.25mA/mg，而商业BASF Pd/C是166.5 mA/mg，经过3600秒之后，Pd/B，N-G是404.50 mA/mg，而商业BASF Pd/C是117.8 mA/mg。从而证明在1.0 M NaOH+1.0 M C2H4 (OH)2的溶液中，随着时间的推移，Pd/B，N-G在碱性乙二醇催化过程中相比商业的BASF Pd/C的稳定性更好。
实施例2
一种氮掺杂石墨烯负载铂纳米粒子材料的Pt/N-G，含有Pt、C、N、H和O元素。
上述的氮掺杂石墨烯负载铂纳米粒子材料制备方法，具体包括以下步骤：
(1) 石墨烯制备
将石墨片通过改进过的氧化法得到氧化石墨烯。将1-3g石墨片加入到1-5g过硫酸钾和1-5g五氧化二磷，然后加入100-200ml浓硫酸中，在50-100℃高温条件下进行氧化，然后再用1-10g高锰酸钾进行氧化，经过多次离心清洗得到石墨烯。
(2)氮掺杂石墨烯的制备
20-40mg石墨烯基材料经过超声处理后，加入1-10g尿素的杂原子前躯体，在水热釜中在150-200℃高温条件下进行N掺杂，得到氮掺杂石墨烯。
(3)氮掺杂石墨烯负载铂金属纳米粒子
20-30mg氮掺杂石墨烯溶于去离子水，超声处理后加入稳定剂EDTA及1-100mg金属前躯体K2PtCl6，所述的杂原子掺杂石墨烯材料和稳定剂的质量比为1:1~10，所述的金属的质量为杂原子掺杂石墨烯材料与金属质量之和的10~50%，持续搅拌，调节pH 8-14，再以蠕动泵缓慢的加入还原剂硼氢化钾，金属前躯体和还原剂的质量比为1:1~100，持续搅拌，真空干燥后即氮掺杂石墨烯负载铂金属纳米粒子。
实施例3
一种磷氮掺杂石墨烯负载铂纳米粒子材料的Pt/P，N-G，含有Pt、C、P、N、H和O元素。
上述的磷氮掺杂石墨烯负载铂纳米粒子材料制备方法，具体包括以下步骤：
(1) 石墨烯的制备
将石墨片通过改进过的氧化法得到氧化石墨烯。将1-3g石墨片加入到1-5g过硫酸钾和1-5g五氧化二磷，然后加入100-200ml浓硫酸(98%)中，在50-100℃高温条件下进行氧化，然后再用1-10g高锰酸钾进行氧化，经过多次离心清洗得到石墨烯。
(2)磷氮掺杂石墨烯的制备
20-40mg石墨烯经过超声处理后，加入质量比为1:1的次亚磷酸钠和尿素的杂原子前躯体，在水热釜中在150-200℃高温条件下进行P，N共掺杂，得到磷氮掺杂石墨烯；
(3)磷氮掺杂石墨烯负载钯金属纳米粒子
20-30mg磷氮掺杂石墨烯溶于去离子水，超声处理后加入稳定剂EDTA，及1-100mg金属前躯体K2PdCl4，所述的杂原子掺杂石墨烯材料和稳定剂的质量比为1:1~10，所述的金属的质量为杂原子掺杂石墨烯材料与金属质量之和的10~50%，持续搅拌，调节pH 8-14，再以蠕动泵缓慢的加入还原剂硼氢化钾，金属前躯体和还原剂的质量比为1:1~100，，持续搅拌，真空干燥后即磷氮掺杂石墨烯负载钯金属纳米粒子。
实施例4
一种硼氮掺杂石墨烯纳米带负载钯纳米粒子材料的Pd/B，N-GNRs，含有Pd、C、B、N、H和O元素。
上述的硼氮掺杂石墨烯纳米带负载钯纳米粒子材料制备方法，具体包括以下步骤：
(1) 石墨烯纳米带的制备
将1-5g的多壁碳纳米管，加入0.5-15g的高猛酸钾以及10-1000ml浓硫酸(98%)，在高温条件下进行氧化，经过多次离心清洗，冷冻干燥得到石墨烯纳米带GNRs 。
(2)硼氮掺杂石墨烯纳米带
20-40mg石墨烯纳米带经过超声处理后，加入质量比为1:1的硼酸和尿素的杂原子前躯体，在水热釜中在150-200℃高温条件下进行B，N共掺杂，得到硼氮掺杂石墨烯纳米带。
(3) 硼氮掺杂石墨烯纳米带负载钯金属纳米粒子
220-30mg硼氮掺杂石墨烯纳米带溶于去离子水，超声处理后加入稳定剂EDTA及1-100mg金属前躯体K2PdCl4，所述的杂原子掺杂石墨烯材料和稳定剂的质量比为1:1~10，所述的金属的质量为杂原子掺杂石墨烯材料与金属质量之和的10~50%，持续搅拌，调节pH 8-14，再以蠕动泵缓慢的加入还原剂硼氢化钾，金属前躯体和还原剂的质量比为1:1~100，持续搅拌，真空干燥后即硼氮掺杂石墨烯纳米带负载钯金属纳米粒子。
实施例5
一种硼磷掺杂石墨烯纳米带负载铂纳米粒子材料的Pt/B，P-GNRs，含有Pt、C、B、P、H和O元素。
上述的硼磷掺杂石墨烯纳米带负载钯纳米粒子材料制备方法，具体包括以下步骤：
(1) 石墨烯纳米带的制备
将1-5g的多壁碳纳米管，加入0.5-15g的高猛酸钾以及10-1000ml浓硫酸(98%)，在高温条件下进行氧化，经过多次离心清洗，冷冻干燥得到石墨烯纳米带GNRs。
(2)硼磷掺杂石墨烯纳米带
20-40mg石墨烯纳米带经过超声处理后，加入质量比为1:1的硼酸和次亚磷酸钠的杂原子前躯体，在水热釜中在150-200℃高温条件下进行B，P共掺杂，得到硼磷掺杂石墨烯纳米带。
(3) 硼磷掺杂石墨烯纳米带负载铂金属纳米粒子
20-30mg氮掺杂多壁碳纳米管溶于去离子水，超声处理后加入稳定剂EDTA及1-100mg金属前躯体K2PtCl6，所述的杂原子掺杂石墨烯材料和稳定剂的质量比为1:1~10, 所述的金属的质量为杂原子掺杂石墨烯材料与金属质量之和的10~50%，持续搅拌，调节pH 8-14，再以蠕动泵缓慢的加入还原剂硼氢化钾，金属前躯体和还原剂的质量比为1:1~100，持续搅拌，真空干燥后即硼磷掺杂石墨烯纳米带负载铂金属纳米粒子。
实施例6
一种氮掺杂纳米管负载铂纳米粒子材料的Pt/N-MWCNT，含有Pt、C、N、H和O元素。
上述的氮掺杂碳纳米管负载铂纳米粒子材料制备方法，具体包括以下步骤：
(1) 碳纳米管的制备与处理
1-5g多壁碳纳米管，加入10-100ml浓硫酸(98%)与浓硝酸的混合溶液中，在50-100℃加热处理2-6h，离心，干燥。
(2) 氮掺杂多壁碳纳米管
20-40mg多壁碳纳米管经过超声处理后，加入1-10g尿素的杂原子前躯体，在水热釜中在150-200℃高温条件下进行氮掺杂，得到氮掺杂多壁碳纳米管。
(3) 氮掺杂多壁碳纳米管负载铂金属纳米粒子
220-30mg氮掺杂多壁碳纳米管溶于去离子水，超声处理后加入稳定剂EDTA及1-100mg金属前躯体K2PtCl6，所述的杂原子掺杂石墨烯材料和稳定剂的质量比为1:1~10、持续搅拌，调节pH 8-14，所述的金属的质量为杂原子掺杂石墨烯材料与金属质量之和的10~50%，再以蠕动泵缓慢的加入还原剂硼氢化钾，金属前躯体和还原剂的质量比为1:1~100，持续搅拌，真空干燥后即氮掺杂多壁碳纳米管负载铂金属纳米粒子。
实施例7
一种硼氮掺杂活性炭负载铂纳米粒子材料的Pt/B，N-C，含有Pt、C、B、N、H和O元素。
上述的硼氮掺杂活性炭负载铂纳米粒子材料制备方法，具体包括以下步骤：
(1) 活性炭的制备与处理
1-5g活性炭加入10-100ml浓硫酸(98%)与浓硝酸的混合溶液中，在50-100℃加热处理2-6h，离心，干燥。
(2) 硼氮掺杂活性炭
20-40mg活性炭经过超声处理后，加入质量比为1:1的硼酸和尿素的杂原子前躯体，在水热釜中在150-200℃高温条件下进行硼氮掺杂，得到硼氮掺杂活性炭。
(3) 硼氮掺杂活性炭负载铂金属纳米粒子
20-30mg硼氮掺杂活性炭溶于去离子水，超声处理后加入稳定剂EDTA,所述的杂原子掺杂石墨烯材料和稳定剂的比为1比1:1~10,1-100mg金属前躯体K2PtCl6，金属前躯体和还原剂的质量比为1:1~100，所述的金属的质量为杂原子掺杂石墨烯材料与金属质量之和的10~50%，持续搅拌，调节pH 8-14，再以蠕动泵缓慢的加入还原剂，持续搅拌，真空干燥后即氮掺杂活性炭负载铂金属纳米粒子。
以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）一个制备杂原子掺杂石墨烯材料的步骤；所述的石墨烯基材料为石墨烯纳米带，将石墨烯基材料经超声处理，然后加入杂原子前躯体，所述的石墨烯基材料和杂原子前躯体的质量比为1:1~10，所述的杂原子为氮、硼的组合，将所述的石墨烯基材料和杂原子前躯体放置于水热釜中，在150-200℃条件下反应1-24h进行杂原子掺杂，得到杂原子掺杂石墨烯基材料；
2）一个制备杂原子掺杂石墨烯材料负载贵金属纳米粒子的步骤，将杂原子掺杂石墨烯材料溶于去离子水，超声处理后加入稳定剂及金属前躯体，所述的杂原子掺杂石墨烯材料和稳定剂的质量比1:1~10，所述的稳定剂为EDTA，所述的金属前躯体中的金属为铂、钯、金或银，所述的金属前躯体中的金属的质量为杂原子掺杂石墨烯材料与金属前躯体中的金属质量之和的10~50%，调节pH 为8-14，再加入还原剂，所述的还原剂为硼氢化钾、硼氢化钠或水合肼，金属前躯体和还原剂的质量比为1:1~100，持续搅拌1-5h，真空干燥后即杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法，其特征在于：所述的稳定剂为EDTA。
3.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法，其特征在于：在所述的杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子中，杂原子掺杂量为0.1%-20wt%。
4.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法，其特征在于：在所述的杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子中，贵金属的含量为1-90wt%。
5.根据权利要求1所述的一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法，其特征在于：将石墨片通过改进过的氧化法得到氧化石墨烯。
6.根据权利要求5所述的一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法，其特征在于：将石墨片加入到过硫酸钾和五氧化二磷中，所述的石墨片的重量与过硫酸钾以及五氧化二磷重量之和的比为0.1~1.5：1，然后加入质量百分比浓度为50~98%的浓硫酸，所述的石墨片和浓硫酸的质量体积比为1~3g:100~200ml，在50-100℃高温条件下进行氧化，然后再加入高锰酸钾进行氧化，所述的石墨片和高锰酸钾的质量比为1~3：1-10，经过多次离心清洗得到石墨烯。
7.根据权利要求6所述的一种杂原子掺杂石墨烯基材料负载贵金属纳米粒子的制备方法，其特征在于：所述的过硫酸钾与五氧化二磷的质量比为1:0.5~2。
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