[发明专利]一种掺杂三维多孔石墨烯气凝胶及制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种非金属杂原子掺杂三维多孔石墨烯的制备方法。其制备方法包括以下步骤：采用单层纳米片的氧化石墨烯作为材料的碳骨架，通过化学还原的方法将氧化石墨烯组装成氧化石墨烯水凝胶。将其水洗、冷冻干燥后，采用超临浸渗工艺将杂原子前驱体均匀分散于三维石墨烯网络中，于惰性气体的保护下热解，即可得到非金属杂杂原子掺杂三维多孔石墨烯。本发明同现有技术相比，具有成本低廉、操作简单、反应温和、绿色无污染等优点。用该方法得到的非金属杂原子掺杂三维多孔石墨烯具有三维多孔结构，较高的杂原子掺入量，良好的氧还原性能，以及优于商业Pt/C的抗甲醇性能和稳定性，这使得其在燃料电池领域中有广泛的应用前景。

主权项

1.一种掺杂三维多孔石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)使用摇床将氧化石墨烯、还原剂、去离子水分散均匀，将混合溶液放入烘箱中进行溶剂热反应，得到氧化石墨烯水凝胶；将制得的氧化石墨烯水凝胶透析，接着用对样品进行冷冻干燥，得到氧化石墨烯气凝胶；(2)将第一步制备的石墨烯气凝放置于超临界反应釜中，配置杂原子前驱体溶液加入其中，通入CO₂，同时加热并搅拌，使反应釜内达到超临界状态，通过超临界二氧化碳浸渍将前驱体均匀分散于石墨烯气凝胶孔洞中，得到的产物用乙醇清洗，低温干燥；(3)将石墨烯气凝胶在惰性气体保护下热解，即得非金属原子掺杂三维多孔石墨烯。