[发明专利]垂直方向限域的微反应器内制备二维氮掺杂石墨烯的方法

摘要

本发明是在垂直方向限域的微反应器内制备二维氮掺杂石墨烯的方法。垂直方向限域的微反应器是用C₄~C₁₆烷基二甲基苄基溴化铵改性蒙脱土疏水性的层状材料为模板，在该疏水夹层内用真空辅助法注入聚（2,5‑苯并咪唑）（ABPBI）为碳源和氮源。其ABPBI分子中的苯并咪唑环规则地在模板剂夹层内，热解、去除模板剂后得到高氮含量的氮掺杂二维石墨烯。ABPBI选用可溶解低聚物；层状模板剂夹层间的距离由其吸附的阳离子表面活性剂烷基链的大小等来调节，层间距在0.2～0.6 nm之间；ABPBI与层状模板剂质量比为2:1～1:3；热解温度为700~1100℃。制备的高氮含量二维氮掺杂石墨烯用于燃料电池或金属空气电池阴极的氧还原催化剂，电解水阳极的氧析出催化剂，超级电容器电极材料等领域。

主权项

1.一种在垂直方向限域的微反应器内制备二维氮掺杂石墨烯的方法，其特征在于：垂直方向限域的微反应器是用阳离子表面活性剂C₄～C₁₆烷基二甲基苄基溴化铵改性蒙脱土，简称C‑MMT，其层间距通过阳离子表面活性剂的烷基链长短来调节，其层间距决定所填充的作为碳源和氮源的聚（2, 5‑苯并咪唑）（ABPBI）多少，进而决定热解后得到氮掺杂石墨烯的层数；可溶性的ABPBI的溶液用真空辅助的方法填充到C‑MMT的夹层中，C‑MMT的层间距在0.2～0.6nm，ABPBI与C‑MMT的质量比为2:1～1:3；ABPBI分子中的芳香环在夹层内规则排列，在惰性气体保护下，高温炉内热解2～3h、用氢氟酸洗涤除去C‑MMT，制备高氮含量的二维氮掺杂石墨烯。