[发明专利]一种柔性氮掺杂石墨烯包覆磷化钴空心微球的制备方法及其产品和应用

权利要求书

1.一种柔性氮掺杂石墨烯包覆磷化钴空心微球的制备方法，其特征在于，先制备聚苯乙烯小球，在其表面生长制备金属钴空心微球，接着，与含磷化合物和氮源有机物混合均匀；最后，在氢氩混合气的保护下于管式炉中焙烧，通过热解磷化的方式制备柔性氮掺杂石墨烯包覆的磷化钴空心微球，包括如下步骤：

a）聚苯乙烯球的制备：称取苯乙烯单体、引发剂、乳化剂以及去离子水，苯乙烯单体与引发剂的质量比为1:0.0001～1，苯乙烯单体与乳化剂的质量比为1: 0.0001～1；苯乙烯与去离子水的质量比为1: 1～1000；先将苯乙烯单体和乳化剂加入去离子水中，剧烈搅拌形成乳液，然后，搅拌的同时加入引发剂并于30～100℃水浴锅中反应1～36h，过滤洗涤之后得到聚苯乙烯微球；

b）金属钴空心微球的制备: 将上述步骤a）制得的聚苯乙烯小球加入去离子水与乙醇的混合溶液中，然后，加入乙酸钴，聚苯乙烯微球与乙酸钴的质量比为1: 1～500；充分搅拌之后加入氨水，聚苯乙烯微球与氨水的质量比为1: 0.001～100；在搅拌的情况下在30～100℃水浴锅中反应1～36h，离心洗涤之后将得到的粉末在氢氩混合气的保护下，于管式炉中以200～700℃焙烧0.5～12h，冷却之后得到金属钴空心微球；

c）柔性氮掺杂石墨烯包覆磷化钴空心微球的制备：将上述制得的钴空心微球与氮源、磷源均匀混合，钴空心微球与氮源和磷源的质量比例为1:30～100：0.1～50；在保护气体的保护下于管式炉中缓慢升温，在高温下煅烧0.5～12h，自然冷却之后即得柔性氮掺杂石墨烯包覆的磷化钴空心微球。

2.根据权利要求1所述柔性氮掺杂石墨烯包覆磷化钴空心微球的制备方法，其特征在于，步骤a）中，所述的引发剂为过氧化甲乙酮、过硫酸钾、过氧化二苯甲酰或过氧化二异丙苯中的一种或二种以上的混合物；所用的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇其中之一或其混合。

3.根据权利要求1所述柔性氮掺杂石墨烯包覆磷化钴空心微球的制备方法，其特征在于，步骤c）中，所述的氮源为为单氰胺、双氰胺、三聚氰胺、尿素或者乙二胺其中之一或其混合；所述的磷源为次磷酸钠、磷酸钾、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠其中之一或其混合；保护气体为氮气、氩气其中之一或其混合。

4.根据权利要求1所述柔性氮掺杂石墨烯包覆磷化钴空心微球的制备方法，其特征在于，步骤c）中，管式炉煅烧温度区间为500～1000℃。

5.根据权利要求1至4任一项所述柔性氮掺杂石墨烯包覆磷化钴空心微球的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备：

a）聚苯乙烯球的制备：称取苯乙烯单体、引发剂过硫酸钾、乳化剂十二烷基苯磺酸钠以及去离子水，苯乙烯单体与引发剂的质量比为1:0.01，苯乙烯单体与乳化剂的质量比为1:0.01；苯乙烯与去离子水的质量比为1: 100；先将苯乙烯单体和乳化剂加入去离子水中，剧烈搅拌形成乳液，然后，搅拌的同时加入引发剂并于70℃水浴锅中反应6h，过滤洗涤之后得到聚苯乙烯微球；

b）金属钴空心微球的制备: 将上述步骤a）制得的聚苯乙烯小球加入去离子水与乙醇的混合溶液中，去离子水与乙醇的质量比为1: 5，然后，加入乙酸钴，聚苯乙烯微球与乙酸钴的质量比为1: 10；充分搅拌之后加入氨水，聚苯乙烯微球与氨水的质量比为1: 1；在搅拌的情况下在80℃水浴锅中反应10h ，离心洗涤之后将得到的粉末在氢氩混合气的保护下，于管式炉中以300℃焙烧5h，冷却之后得到金属钴空心微球；

c）柔性氮掺杂石墨烯包覆磷化钴空心微球的制备：将上述制得的钴空心微球与氮源三聚氰胺、磷源磷酸钾均匀混合，钴空心微球与氮源和磷源的质量比为1:50：30；在保护气体氮气的保护下于管式炉中缓慢升温至750℃，煅烧3h自然冷却之后即得柔性氮掺杂石墨烯包覆的磷化钴空心微球。