【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料及其制备方法和应用，属于半导体复合材料制备。
技术介绍
1、臭氧发生器是一种通过电离空气中的氧分子产生臭氧的设备。臭氧发生器通常利用高电压电场来将氧分子转化为臭氧。臭氧发生器可以用于净化空气、消毒和除臭等方面，因为臭氧具有强氧化和杀菌作用。
2、电极是臭氧发生器中的关键部件，用于电离空气中的氧分子和产生臭氧，现有技术中，用于臭氧发生器的电极，主要包含平板硼掺杂金刚石电极(掺硼金刚石电极)、粉末硼掺杂金刚石电极(固定在固体电解质膜上)、二氧化铅电极、锡锑电极等。
3、然而这些电极，均存在电流效率低、传质慢、电化学反应速率低等问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法。
2、本专利技术的第二个目的在于提供上述制备方法所制备的多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料。
3、本专利技术的第三个目的在于提供上述制备方法所制备的多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的应用。
4、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
5、本专利技术一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法，将鳞片石墨加入胆酸钠溶液中，剪切乳化，形成乳化石墨，在乳化石墨中加入硅酸钠，并调节ph酸化后，获得乳化混合液，将掺硼金刚石膜层复合材料浸润于乳化混合液中，取出干燥后，进行热处理
6、本专利技术的制备方法，采用乳化石墨液与硅胶(酸化硅酸钠)混合形成的乳化混合液作为浸渍剂，浸润掺硼金刚石膜层复合材料，使乳化混合液覆盖在掺硼金刚石膜层复合材料的硼掺杂金刚石膜层表面，干燥后，形成石墨烯薄层覆盖在硼掺杂金刚石膜层表面，然后进行热处理，在热处理过程中，一方面，石墨烯与硼掺杂金刚石膜层进行结合，另一方面嵌入石墨烯的硅胶会发生热解，热解会破坏石墨烯层的表面，从而创造多孔石墨烯表面，被蚀刻的石墨烯空洞容易发生氧化反应，表面产生大量含氧基团，即形成多孔石墨烯，从而形成多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料。
7、
8、专利技术人发现，通过本专利技术的乳化制备的多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料，墨烯膜层均匀分布于硼掺杂金刚石膜层之上，稳定性好，用硅酸钠高温蚀刻石墨烯/硼掺杂金刚石复合材料，形成多孔结构，增强界面反应面积和吸水性，将其应用作为臭氧发生器的电极时，将并促进电极界面电催化臭氧合成反应的进行，此外石墨烯膜层在高温和硅酸盐的存在下下形成的含氧端基，可以提高电极的亲水性，并诱导界面电合成臭氧反应的进行，从而提高臭氧发生器的效率。
9、优选的方案，所述胆酸钠溶液的浓度为0.05～0.2mol/l，优选为0.1mol/l
10、优选的方案，所述鳞片石墨与胆酸钠溶液的固液质量体积比为3-8g:500ml。
11、优选的方案，所述剪切乳化的转速为100～200r/min，剪切乳化的时间为0.5～2h，优选为1h。
12、优选的方案，所述硅酸钠与鳞片石墨的质量比为0.5～0.6：1。在本专利技术中，硅酸纳与鳞片石墨的质量需要有效控制，若是硅酸钠含量过低，则无法形成足够多的硅酸溶胶，进而在后期的热解环节无法在石墨烯表面产生足够多的破坏位点，会防止多孔石墨烯的有效形成，同时也会降低含氧端基的含量。
13、优选的方案，所述乳化混合液的ph为3.5～4.5，优选为4。
14、在实际操作过程中，在乳化石墨中加入硅酸钠获得混合溶液，然后再滴加3mol/l盐酸溶液，滴加至乳化混合液ph约等于4为止。
15、优选的方案，所述掺硼金刚石膜层复合材料由基底以及设置于基底表面的掺硼金刚石膜层组成。
16、进一步的优选，所述基底选自硅、碳化硅、钛、铌、钽中一种。
17、进一步的优选，所述基底的形状为平板、三维泡沫中的一种。
18、本专利技术提供的掺硼金刚石膜层复合材料采用现有的传统cvd工艺制备获得。
19、优选的方案，所述浸润的时间为20s～5min。
20、优选的方案，所述干燥的温度为60～100℃，优选为80℃，干燥的时间为18～26h，优选为24h。
21、优选的方案，所述热处理的温度为150℃～500℃，优选为200℃～500℃，热处理的时间为1～5h，升温速率为3～10℃/min，优选为5℃/min。
22、本专利技术还提供上述制备方法所制备的多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料。
23、本专利技术还提供上述制备主法所制备的多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的应用，将所述多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料应用作为臭氧发生器的电极或应用作为水处理电氧化模组的电解阳极。
24、原理与优势
25、本专利技术的制备方法，采用乳化石墨液与硅胶(酸化硅酸钠)混合形成的乳化混合液作为浸渍剂，浸润掺硼金刚石膜层复合材料，使乳化混合液覆盖在掺硼金刚石膜层复合材料的硼掺杂金刚石膜层表面，干燥后，形成石墨烯薄层覆盖在硼掺杂金刚石膜层表面，然后进行热处理，在热处理过程中，一方面，石墨烯与硼掺杂金刚石膜层进行结合，另一方面嵌入石墨烯的硅胶会发生热解，热解会破坏石墨烯层的表面，从而创造多孔石墨烯表面，被蚀刻的石墨烯空洞容易发生氧化反应，表面产生大量含氧基团，即形成多孔石墨烯，从而形成多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料。
26、本专利技术提供的多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料，将硼掺杂金刚石的高析氧电位与石墨优异的电子传输性能结合一起，从而通过端基修饰、高温蚀刻，增强石墨烯的亲水性和活性面积，从而促进表面反应的进行，加速臭氧的合成，提升臭氧模组的性能。
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1.一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法，其特征在于：将鳞片石墨加入胆酸钠溶液中，剪切乳化，形成乳化石墨，在乳化石墨中加入硅酸钠，并调节pH酸化后，获得乳化混合液，将掺硼金刚石膜层复合材料浸润于乳化混合液中，取出干燥后，进行热处理，即得多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法，其特征在于：所述胆酸钠溶液的浓度为0.05～0.2mol/L；
3.根据权利要求1所述的一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法，其特征在于：所述剪切乳化的转速为100～200r/min，剪切乳化的时间为0.5～2h。
4.根据权利要求1所述的一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法，其特征在于：所述硅酸钠与鳞片石墨的质量比为0.5～0.6：1。
5.根据权利要求1所述的一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法，其特征在于：所述乳化混合液的pH为3.5～4.5。
6.根据权利要求1所述的一种多孔氧
7.根据权利要求1所述的一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法，其特征在于：所述浸润的时间为20s～5min；
8.根据权利要求1所述的一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法，其特征在于：所述热处理的温度为150℃～500℃，热处理的时间为1～5h，升温速率为3～10℃/min。
9.权利要求1-8任意一项所述的制备方法所制备多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料。
10.权利要求1-8任意一项所述的制备方法所制备多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的应用，其特征在于：将所述多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料应用作为臭氧发生器的电极或应用作为水处理电氧化模组的电解阳极。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法，其特征在于：将鳞片石墨加入胆酸钠溶液中，剪切乳化，形成乳化石墨，在乳化石墨中加入硅酸钠，并调节ph酸化后，获得乳化混合液，将掺硼金刚石膜层复合材料浸润于乳化混合液中，取出干燥后，进行热处理，即得多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法，其特征在于：所述胆酸钠溶液的浓度为0.05～0.2mol/l；
3.根据权利要求1所述的一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法，其特征在于：所述剪切乳化的转速为100～200r/min，剪切乳化的时间为0.5～2h。
4.根据权利要求1所述的一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法，其特征在于：所述硅酸钠与鳞片石墨的质量比为0.5～0.6：1。
5.根据权利要求1所述的一种多孔氧化石墨烯/硼掺杂金刚石半导体复合材料的制备方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭际麟，罗浩，马峰，蔡群欢，付志云，余丹，黄越，王剑，
申请(专利权)人：湖南新锋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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