[发明专利]用聚（2，5苯并咪唑）制备三维氮掺杂石墨烯的方法

摘要

一种用可溶解的聚（2,5‑苯并咪唑）（ABPBI）溶液在模板剂纳米MgO作用下制备三维氮掺杂石墨烯的简便方法。ABPBI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，易形成三维氮掺杂石墨烯结构。具体制备工艺为：ABPBI溶液与一定粒径的纳米MgO按照一定比例混合均匀，搅拌下蒸干、研细，在氩气保护下高温热解、去除模板等工艺制备三维氮掺杂石墨烯。要求：ABPBI粘均分子量1~3万；MgO粒径为5~50nm，ABPBI与MgO二者的质量比为3:1~1:3；热解温度为600~1200℃，热解2~3h，用稀盐酸洗涤3次，去离子水洗涤3次。制备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、金属空气电池和超级电容器等电化学能源存储与转换器件。

主权项

1.一种用聚（2，5苯并咪唑）制备三维氮掺杂石墨烯的方法，其特征在于：用可溶解的聚（2,5‑苯并咪唑）（ABPBI）溶液与MgO模板混合均匀，蒸干，在氩气保护下，热解、除去模板来制备三维氮掺杂石墨烯；ABPBI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酸起到造孔作用；模板剂纳米MgO的粒径在5～50nm； ABPBI溶液与MgO模板剂之间的质量比为3:1～1:3；混合方式为：ABPBI溶液与纳米MgO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，使其平面型的苯并咪唑环在模板剂表面规则排列；在氩气保护下，在700～1000℃下，热解2～3小时，用稀盐酸酸洗涤以去除模板得到三维氮掺杂石墨烯；得到的三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。