本發明涉及一種基于金屬單原子和石墨烯的復合材料及其制備方法和應用。該基于金屬單原子和石墨烯的復合材料的制備方法包括以下步驟:將石墨烯、金屬氧化物和刻蝕劑(水或氫氧化鉀)混合,制備混合物;對混合物進行微波熱處理,制備由石墨烯負載的金屬單原子前驅體;對由石墨烯負載的金屬單原子前驅體進行水洗處理。由微波產生的高溫一方面可以使水或氫氧化鉀刻蝕石墨烯形成碳缺陷,增加石墨烯的比表面積,另一方面可以使金屬氧化物形成蒸汽在石墨烯中均勻分布,并被碳還原,以金屬單原子的形式摻雜至碳缺陷中,從而使金屬單原子摻雜至石墨烯中,金屬單原子負載量高,且不易團聚,將其應用于電化學氧還原反應中,催化活性高,穩定性好。
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