[发明专利]一种高氮含量的二维氮掺杂石墨烯的制备方法

摘要

本发明是一种高氮含量的二维氮掺杂石墨烯的制备方法。用聚（2,5‑苯并咪唑）（ABPBI）为碳源和氮源，用阳离子表面活性剂改性蒙脱土疏水性的层状材料为模板，ABPBI溶解后用真空辅助法填充到层状模板剂夹层内，且规则排列，热解，去除模板剂，得到高氮含量的二维氮掺杂石墨烯。ABPBI选用可溶解低聚物；层状模板剂夹层间的距离可以通过改变其吸附的离子离子表面活性剂的分子结构来调节，层间距在0.2～0.6 nm之间；ABPBI与层状模板剂质量比为2:1～1:3；热解温度为700~1000℃；氢氟酸去除模板剂。制备的高氮含量二维氮掺杂石墨烯用于燃料电池或金属空气电池阴极的氧还原催化剂，电解水阳极的氧析出催化剂，超级电容器电极材料等领域。

主权项

1.一种高氮含量的二维氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于：选用高分子链是由芳香性的刚性苯并咪唑组成，且分子中含有富含氮元素的咪唑环和端氨基的可溶性的聚（2,5‑苯并咪唑）（ABPBI）为碳源和氮源，用阳离子表面活性剂改性的蒙脱土为模板，可溶性的ABPBI的溶液用真空辅助的方法填充到模板剂的夹层中， ABPBI分子中的芳香环在夹层内规则排列，其分子中富含氮元素的咪唑环和端氨基，在惰性气体保护下，热解、用氢氟酸洗涤除去模板剂，制备高氮含量的二维氮掺杂石墨烯；ABPBI是可溶性的，其苯并咪唑环是刚性的芳香性环，在热解时易形成氮掺杂石墨烯结构，分子中的羧基热解时脱羧起到造孔作用；阳离子表面活性剂用C₆~C₁₈烷基三甲基溴化铵型，模板剂的疏水性夹层的层间距为0.2～0.6 nm，ABPBI与模板剂按2:1～1:3的质量比混合、氩气保护下高温炉内在700～1000℃下，热解2～3h，用氢氟酸去模板即可得到二维氮掺杂石墨烯，所述的高氮含量的二维氮掺杂石墨烯，应用于催化氧还原反应的催化剂，用在金属空气电池、燃料电池；也用于催化电解水氧析出反应的催化剂；还用于超级电容器的电极材料。