[发明专利]石墨烯催化剂

权利要求书

1.石墨烯催化剂，其特征在于通过以下步骤制备而成：

步骤一：称取一份γ-巯丙基三甲氧基硅烷，取适量无水乙醇作为溶剂，搅拌均匀，按照 γ-巯丙基三甲氧基硅烷：苯基三乙氧基硅烷摩尔比1:1向溶液中加入苯基三乙氧基硅烷， 搅拌均匀后，按照γ-巯丙基三甲氧基硅烷：四乙基氢氧化铵摩尔比1:1.2向溶液中加入四 乙基氢氧化铵，加热回流反应48h，自然冷却至常温，通过旋转蒸发仪将溶剂蒸出，得到石灰 乳状产物，用四氢呋喃与甲醇的混合溶液洗涤产物，真空条件下冻干得到二元胺POSS；

步骤二：称取一份石墨粉，在冰浴的条件下加入适量浓硫酸作为溶剂，搅拌，控制反应 温度低于20℃的条件下，按照石墨粉：硝酸钠：高锰酸钾质量比1:0.5:3向溶液中缓慢加入 硝酸钠和高锰酸钾，搅拌10min；将温度升至35℃，搅拌反应3h，按照浓硫酸：去离子水体积 比1:0.2向溶液中加入去离子水，升温至98℃，搅拌30min，再按照浓硫酸：去离子水体积比 1:0.5加入去离子水，停止反应，按照石墨粉：双氧水摩尔比1:0.2向溶液中加入5%的双氧 水，趁热离心，分别用适量5%稀盐酸和蒸馏水洗涤，制得氧化石墨烯；

步骤三：称取一份氧化石墨烯用超声波分散于适量的无水乙醇中，搅拌均匀后，按照氧 化石墨烯：二元胺POSS摩尔比1:12向溶液中加入二元胺POSS，按照氧化石墨烯：二氯二茂钛 摩尔比1:0.5向溶液中加入二氯二茂钛，室温搅拌30min后，将溶液转移至反应釜中，通入氩 气作为保护气密封，在210℃反应36h，停止反应，将产物过滤后，用蒸馏水洗涤，再在真空度 为0.98的条件下冻干，得到低聚笼形倍半硅氧烷-石墨烯。

2.如权利要求1所述的石墨烯催化剂，其特征在于：所述催化剂在锂聚合物电池中的应 用。

3.如权利要求2所述的石墨烯催化剂，其特征在于：所述锂聚合物电池包括设于电池外 壳（6）内部的正极片（1）和负极片（2），所述正极片（1）与负极片（2）之间设有隔离膜（5）；所 述正极片（1）与隔离膜（5）之间依次设有正极覆膜（7）和正极催化网（3），所述正极覆膜（7） 覆于正极片（1）的表面，所述正极催化网（3）覆于隔离膜（5）的表面；所述隔离膜（5）与负极 片（2）之间依次设有负极催化网（4）和负极覆膜（8），所述负极催化网（4）覆于隔离膜（5）的 表面，所述负极覆膜（8）覆于负极片（2）的表面；所述正极催化网（3）的厚度为10μm，所述正 极催化网（3）负载有正极催化剂，所述正极催化剂为Cr-二噻吩乙烯基四氮杂卟啉二维共轭 聚合物，所述正极催化网（3）上正极催化剂的承载量为0.38mg/cm²；所述负极催化网（4）的 厚度为10μm，所述负极催化网（4）负载有负极催化剂，所述负极催化剂为低聚笼形倍半硅氧 烷-石墨烯，所述负极催化网（4）上负极催化剂的承载量为0.71mg/cm²。

4.如权利要求3所述的石墨烯催化剂，其特征在于：所述正极片（1）为纳米Rh-石墨烯复 合电极，所述正极片（1）的厚度为40μm；所述负极片（2）为纳米Co₂SnO₄聚磺酸萘电极，所述负 极片（2）的厚度为50μm；所述正极片（1）在电流为1A/g时放电比电容为576.3F/g，所述负极 片（2）在电流为1A/g时放电比电容为817.6F/g。

5.如权利要求4所述的石墨烯催化剂，其特征在于：所述隔离膜（5）为聚合物-LiClO₄- Li₄Ti₅O₁₂复合电解质，所述聚合物为聚苯乙烯-乙烯吡咯烷酮-苯乙烯三嵌段共聚物，所述 隔离膜（5）的厚度为40μm；所述隔离膜（5）表面覆有涂覆层，所述涂覆层为聚偏氟乙烯-六氟 丙烯，所述涂覆层的厚度为100nm。

6.如权利要求4或5所述的石墨烯催化剂，其特征在于：所述电池外壳（6）由软性塑料制 成，所述软性塑料包括二甲基硅油18.5%，滑石粉7.8%，TPR33%，硬脂酸锌2.2%，白炭黑 10.2%，硼酸1.2%，十溴二苯醚9.5%，抗氧化剂168为0.25%，芥酸酰胺3.3%，有机硅树脂 14.05%。