[發(fā)明專利]一種氮摻雜石墨烯空心球催化劑、制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011285508.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN112349921B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳佳瑤;蔣仲慶;田小寧;郝曉瓊;李祥梅;張艷玉;陸磊;羅一卿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/96
• 分類號(hào): H01M4/96;H01M4/86
• 代理公司: 杭州敦和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33296
• 代理人: 姜術(shù)丹

1.一種氮摻雜石墨烯空心球催化劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：將分散于水溶液中的帶負(fù)電荷的氧化石墨烯（GO）和分散于酸溶液中的帶正電荷的聚苯乙烯球(PS)混合，在室溫下攪拌10-15 h，在此過程中，氧化石墨烯（GO）通過靜電相互作用包裹到聚苯乙烯球(PS)表面；然后添加苯胺單體并滴加過硫酸銨溶液，在-5-2oC的條件下引發(fā)苯胺單體氧化聚合反應(yīng)12-24 h，再添加尿素和水合肼，進(jìn)一步加熱至100-150oC后反應(yīng)12-24 h；冷凍干燥得到產(chǎn)物；

步驟二：將步驟一中冷凍干燥后所得產(chǎn)物分散于溶有三聚氰胺的水溶液中，在室溫下攪拌6-24 h后，收集由此產(chǎn)生的懸浮液，懸浮液干燥后在惰性氣氛400-500oC下煅燒1-3 h，再在700-1000℃條件下煅燒反應(yīng)1-3 h，得到氮化碳修飾氮摻雜石墨烯空心球(CN_x-NGHS)；

步驟三：在水熱反應(yīng)釜中加入氨水，過渡金屬鹽溶液、乙醇及氮化碳修飾氮摻雜石墨烯空心球(CN_x-NGHS)，在室溫下攪拌0.5-1 h后, 加熱至160-220oC反應(yīng)12-24 h，得到的粉末，將粉末在惰性氣氛中600-800oC煅燒1-3 h，得到氮化碳修飾氮摻雜石墨烯空心球負(fù)載過渡金屬及其氧化物納米顆粒雙功能催化劑，即氮摻雜石墨烯空心球催化劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮摻雜石墨烯空心球催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟一中所述氧化石墨烯、聚苯乙烯球、酸溶液、過硫酸銨、苯胺單體、尿素、水合肼的質(zhì)量體積比為：50-150mg：1-3g：50-150mL:5-10g:3-7mL:0.2-0.4mol:0.05-2mL。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮摻雜石墨烯空心球催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟二中所述冷凍干燥后所得產(chǎn)物與三聚氰胺的質(zhì)量比為： 2-10 g: 1-5 g。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮摻雜石墨烯空心球催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟三中所述氨水、過渡金屬鹽、乙醇、氮化碳修飾氮摻雜石墨烯空心球的質(zhì)量體積比為： 2-8mL:0.4-1.6 mmol:2-20mL:20-100mg。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮摻雜石墨烯空心球催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟一中的酸溶液為鹽酸或硫酸， 濃度為0.1-2 mol L^-1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮摻雜石墨烯空心球催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟三中的過渡金屬鹽為鐵、鈷、鎳過渡金屬鹽中的一種或任意組合，其中，鈷過渡金屬鹽包括Co(NO₃)₂·6H₂O、CoCl₂·6H₂O、Co(CH₃COO)₂、CoCl₂、CoSO₄·7H₂O、CoSO₄·H₂O，鎳過渡金屬鹽包括Ni(NO₃)₂·6H₂O、NiCl₂·6H₂O、Ni(CH₃COO)₂、NiSO₄·6H₂O，鐵過渡金屬鹽包括FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃、Fe(NO₃)₃。