过渡金属和氮共掺杂的多级孔道三维石墨烯的制备的制作方法

技术特征：

1.一种用可溶性的全芳香性的聚苯并咪唑（PBI）高分子与过渡金属离子形成的配合物涂饰在纳米模板剂碳酸钙表面，热解、去除模板等工艺制备过渡金属和氮共掺杂的多级孔道贯通的三维石墨烯的制备方法，其特征在于：PBI为全芳香性的可溶性的，PBI溶液与过渡金属盐混合反应得到配合物，加入纳米碳酸钙模板剂，搅拌混合均匀，使PBI与过渡金属离子形成的配合物在模板剂表面涂饰并规则排列，惰性气体保护下热解，发生脱氢-环化-碳化等热化学过程，去除模板剂，得到过渡金属和氮共掺杂多级孔道贯通的三维石墨烯；所述的过渡金属和氮共掺杂多级孔道贯通的三维石墨烯用于氧化还原反应催化剂、燃料电池、金属空气电池氧还原催化剂、电解水氧析出催化剂、超级电容器等。

2.根据权利要求1所述的全芳香性的PBI，其特征在于：整个聚合物分子形成一个大π键，分子属于刚性、芳香型化合物，如聚（2,5-苯并咪唑）（ABPBI）、聚[2, 2’-(间苯基)-5, 5’-联苯并咪唑](mPBI)等等；其结构式如下：

ABPBI的结构式 mPBI的结构式

聚合物粘均分子量在2～4万之间；可以溶解在二甲基乙酰胺（DMAc），二甲基甲酰胺（DMF），二甲基亚砜（DMSO），N-甲基吡咯烷酮，二甲苯等有机溶剂中。

3.根据权利要求1所述的过渡金属盐，为过渡金属的醋酸盐、硝酸盐、盐酸盐、柠檬酸盐、高氯酸盐或葡萄糖酸盐等，其特征在于可以在强极性溶剂中分散或溶解盐，优选铁盐或钴盐。

4.根据权利要求1所述的纳米模板剂为碳酸钙，其特征在于粒径在30～100 nm，可以是球形、圆柱形、立方体或多棱柱等形状的纳米颗粒。

5.根据权利要求1所述的PBI与过渡金属盐的质量比为: 2:1~1:2；与纳米模板剂碳酸钙的质量比为2:1～1:4；混合方式为： PBI溶液与过渡金属盐溶液，加热、搅拌反应5~8小时，PBI与过渡金属离子形成配合物溶液；加入碳酸钙模板剂、搅拌4~6小时混合均匀，搅拌下加热蒸出溶剂至近干，真空干燥，研细，惰性气体保护下热解，用稀酸洗以去除模板剂。

6.根据权利要求1所述的惰性气体为氩气或高纯氮气，热解温度为800～1100℃。