一种硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂的制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂的制备方法与应用，涉及锂空气电池技术领域，包括如下步骤：A、多孔还原氧化石墨烯的制备；B、将杂原子硼前驱体与多孔还原氧化石墨烯均匀混合，在密闭容器中反应得到硼掺杂多孔石墨烯的前驱体；C、将硼掺杂多孔石墨烯的前驱体于惰性气体中进行热处理，冷却后即得硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂。本发明专利技术制备的硼掺杂的多孔石墨烯材料孔隙率高，比表面积大，导电率高，有利于电解质溶液的充分扩散和氧气的运输，具有较好的比容量，电化学可逆性和稳定性，可用作锂空气电池阴极。

【技术实现步骤摘要】
一种硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂的制备方法与应用
本专利技术涉及锂空气电池
，尤其涉及一种硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂的制备方法与应用。
技术介绍
化石燃料目前是人类社会最主要的能源来源，而随着人类社会的日益繁荣，化石燃料的短缺以及使用化石燃料所造成的环境污染等问题也日益严重。并且化石能源一般通过燃烧发热将热能转化为机械能来利用，其能量转化率会受卡诺循环所制约，转化率一般不高。而锂空气电池比容量高，环保等特点，无疑是作为新型能源来源的一种较为优异的选择。伴随着对电动汽车行驶里程问题的日益担忧，这种问题根源于锂离子电池，因此开发先进的可充电锂氧(Li-O2)电池特别是非水电池组是非常火热的研究方向。由亚伯拉罕(Abraham)等人证明。其理论比容量极高，基于Li2O2产物约为3500Wh·kg-1，与汽油相当，是目前最先进的锂离子电池的十倍以上。但其仍然存在许多科学和技术挑战，包括往返效率低，充放电速率能力有限，循环寿命不足以及电解质的稳定性差。该研究方向不仅需要从机械原理上进行理解改进，还需要对非水Li-O2电池的关键材料和组件进行先本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nA、多孔还原氧化石墨烯的制备：将氧化石墨烯粉末与溶剂混合，得到分散液a；向分散液a中加入模板b得到分散液c；加入水合肼和氨水调节PH值后进行溶剂热反应，然后加入HCl使混合物沉淀，过滤，洗涤，干燥，得到固体粉末d，将固体粉末d进行热处理后即得所述多孔还原氧化石墨烯e；/nB、将杂原子硼前驱体与多孔还原氧化石墨烯均匀混合，在密闭容器中反应得到硼掺杂多孔石墨烯的前驱体f；/nC、将硼掺杂多孔石墨烯的前驱体f于惰性气体中进行热处理，冷却后即得硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、多孔还原氧化石墨烯的制备：将氧化石墨烯粉末与溶剂混合，得到分散液a；向分散液a中加入模板b得到分散液c；加入水合肼和氨水调节PH值后进行溶剂热反应，然后加入HCl使混合物沉淀，过滤，洗涤，干燥，得到固体粉末d，将固体粉末d进行热处理后即得所述多孔还原氧化石墨烯e；
B、将杂原子硼前驱体与多孔还原氧化石墨烯均匀混合，在密闭容器中反应得到硼掺杂多孔石墨烯的前驱体f；
C、将硼掺杂多孔石墨烯的前驱体f于惰性气体中进行热处理，冷却后即得硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂。


2.根据权利要求1所述的硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂的制备方法，其特征在于，所述多孔还原氧化石墨烯包括1～10层氧化石墨烯。


3.根据权利要求1所述的硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤A中所述溶剂包括超纯水、去离子水、无水乙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤A中所述模板包括二氧化硅、氧化锌、氧化镁、聚苯乙烯球、聚甲基丙烯酸甲酯球中的一种或多种，所述模板的尺寸为50nm～500nm。


5.根据权利要求1所述的硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤A中所述分散液中的氧化石墨烯粉末的浓度为0.1～5mg/mL，所述氧化石墨烯粉末与模板的质量比为1:1～1:10。


6.根据权利要求1所述的硼掺杂多孔石墨烯阴极催化剂的制备方法，其特征在于，步骤A中加入水合肼和氨水调节PH值为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：章俊良，范月恒，沈水云，闫晓晖，罗柳轩，吴爱明，赵路甜，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31