[发明专利]聚苯并咪唑（PBI）类高分子制备三维石墨烯的方法

摘要

本发明是一种制备三维石墨烯的方法，用聚苯并咪唑（PBI）中的mPBI为碳源和氮源，用纳米二氧化硅、氧化铁、氢氧化铁和氧化镁颗粒为模板剂，PBI溶解后均匀涂饰在纳米颗粒表面，其高分子中的苯并咪唑环规则地排列在模板剂表面，热解，去模板得到三维氮掺杂石墨烯。要求：mPB粘均分子量3~5万；模板剂粒径为5~50nm二者的质量比为3:1~1:3；热解温度为700~1100℃，热解2~3h，用稀盐酸（或氢氟酸）洗涤3次，去离子水洗涤3次。制备的三维氮掺杂石墨烯用于氧还原催化剂、氧析出催化剂，用于燃料电池、金属空气电池、电解等领域，也可用于超级电容器、锂离子电池和传感器领域。

主权项

1.用聚苯并咪唑（PBI）类高分子制备三维氮掺杂石墨烯的方法，其特征在于: 该类芳香性的刚性的聚苯并咪唑分子可以规则地排列在模板剂纳米颗粒的表面，在氩气保护下，热解，去除模板剂的方法制备三维氮掺杂石墨烯；PBI是可溶性的，其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，氩气保护下热解，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；纳米模板剂为SiO₂、氧化镁、氧化铁或氢氧化铁，粒径在5～50nm； PBI与纳米模板剂的质量比为2:1～1:2；混合方式为：PBI溶液与纳米颗粒混合，搅拌混合均匀后，搅拌下加热蒸出溶剂至近干，真空干燥，研细；在高温炉内，氩气保护下，在700～1000℃下，热解2～3小时，待冷却后，取出，用稀氢氟酸或稀盐酸洗涤以去除模板剂得到三维氮掺杂石墨烯。