[發明專利]一種金屬卟啉修飾的硫摻雜還原氧化石墨烯電催化劑的制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010099963.7
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111342057A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 賈海浪;趙姣;彭智杰;關明云
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/90;H01M4/96;H01M12/06
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 楊靜文

1.一種金屬卟啉修飾的硫摻雜還原氧化石墨烯電催化劑的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)將氧化石墨烯加入有機溶劑中并超聲處理，然后加入無機堿并攪拌，接著加入磺酰氯并加熱攪拌，反應完畢后冷卻至室溫，除去溶劑后洗滌、離心分離、干燥，然后升溫煅燒，冷卻至室溫，得到硫摻雜還原氧化石墨烯；

(2)將卟吩和金屬鹽加入到有機溶劑中，加熱回流，得到金屬卟啉溶液；

(3)將硫摻雜還原氧化石墨烯加入到金屬卟啉溶液中并超聲處理，然后轉移到高壓釜中反應，反應完畢后離心分離、洗滌、干燥，得到金屬卟啉修飾的硫摻雜還原氧化石墨烯電催化劑。

2.根據權利要求1所述的一種金屬卟啉修飾的硫摻雜還原氧化石墨烯電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、甲苯中的一種或幾種；所述無機堿為碳酸鈉、碳酸鉀、磷酸鉀、氫氧化鉀中的一種或幾種；所述磺酰氯為對甲苯磺酰氯、苯基磺酰氯、甲基磺酰氯、芐基磺酰氯中的一種或幾種；所述洗滌使用的溶劑為去離子水、甲醇溶液、乙醇溶液中的一種或幾種。

3.根據權利要求1所述的一種金屬卟啉修飾的硫摻雜還原氧化石墨烯電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述氧化石墨烯與所述無機堿和所述磺酰氯之間的質量比為1：(2-4)：(2-6)。

4.根據權利要求1所述的一種金屬卟啉修飾的硫摻雜還原氧化石墨烯電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述超聲處理時間為10-40分鐘，所述攪拌時間為1-4小時，所述加熱溫度為60-100℃，加熱攪拌時間為8-12小時，所述升溫煅燒采用管式氣氛爐在惰性氣體保護下進行升溫煅燒，升溫速率為3-10℃/分鐘，升溫至600-900℃，升溫后保持2-4小時。

5.根據權利要求1所述的一種金屬卟啉修飾的硫摻雜還原氧化石墨烯電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、1,4-二氧六環、四氫呋喃中的一種或幾種；所述卟吩為間-四(4-甲苯基)卟吩、間-四(4-苯基)卟吩、間-四(4-噻吩基)卟吩、間-四(4-吡啶基)卟吩中的一種或幾種；所述金屬鹽為六水合氯化鈷、六水合氯化鐵、六水合氯化鎳中的一種或幾種；所述卟吩與所述金屬鹽的質量比為1:1-2。

6.根據權利要求1所述的一種金屬卟啉修飾的硫摻雜還原氧化石墨烯電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述加熱溫度為80-120℃，回流時間為8-12小時。

7.根據權利要求1所述的一種金屬卟啉修飾的硫摻雜還原氧化石墨烯電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述超聲處理時間為10-40分鐘，所述高壓釜中的反應溫度為80-120℃、反應時間為8-12小時。

8.根據權利要求1所述的一種金屬卟啉修飾的硫摻雜還原氧化石墨烯電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述硫摻雜還原氧化石墨烯與所述金屬卟啉溶液按照1㎎硫摻雜還原氧化石墨烯加入0.4-1.0ml金屬卟啉溶液。

9.根據權利要求1所述的一種金屬卟啉修飾的硫摻雜還原氧化石墨烯電催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述洗滌使用的溶劑為N,N-二甲基甲酰胺溶液、四氫呋喃溶液、去離子水、甲醇溶液、乙醇溶液中的一種或幾種。

10.一種金屬卟啉修飾的硫摻雜還原氧化石墨烯電催化劑的應用，其特征在于，該電催化劑應用于金屬-空氣電池或燃料電池中陰極氧還原反應。