[发明专利]一种氮掺杂石墨烯/金属复合集流体及其制备方法

权利要求书

1.一种氮掺杂石墨烯/金属复合集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取氧化石墨加入到离子液体溶液中，所述氧化石墨与离子液体的质量比为1:1~5，配制成浓度为0.5~3g/L的氧化石墨离子液体混合溶液，超声0.5~3h，所述离子液体为咪唑类离子液体；

（2）超声完毕后，向上述混合溶液中加入质量浓度为20~50%的尿素溶液，继续超声10~30min后，将混合溶液放入水热反应釜中，在80~150℃反应5~12h，得到稳定的氮掺杂石墨烯离子液体混合溶液，降至室温后，加入1~10mmol/L的金属盐溶液，搅拌5~60min，得到富有金属盐的氮掺杂石墨烯离子液体混合溶液；

（3）采用微孔滤膜真空过滤所述富有金属盐的氮掺杂石墨烯离子液体混合溶液，过滤完成后得到滤饼，将滤饼于40~60℃烘干，然后揭去所述滤膜，得到附有金属盐的氮掺杂石墨烯薄膜；

（4）将附有金属盐的氮掺杂石墨烯薄膜置于管式炉中，通入氩气除尽空气后，通入氩气与氢气的混合气体，在200~600℃下加热0.5~5h，还原金属离子并除去所述离子液体，即得到氮掺杂石墨烯/金属复合集流体。

2.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯/金属复合集流体的制备方法，其特征在于，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-十六烷基-3-乙基咪唑溴盐或1-十二烷基-3-甲基咪唑溴盐。

3.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯/金属复合集流体的制备方法，其特征在于，所述离子液体溶液的溶剂为去离子水、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

4.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯/金属复合集流体的制备方法，其特征在于，所述尿素溶液按尿素与氧化石墨的质量比为0.2~1:1加入。

5.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯/金属复合集流体的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液为硝酸铜、硝酸钴或硝酸镍溶液，所述金属盐溶液按氧化石墨与金属元素的质量比为95:5~80:20加入。

6.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯/金属复合集流体的制备方法，其特征在于，所述微孔滤膜为混合纤维膜、尼龙膜或醋酸纤维酯膜，微孔孔径为50~200nm。

7.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯/金属复合集流体的制备方法，其特征在于，所述氩气与氢气的混合气体中，所述氢气的体积分数为5~10%。

8.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯/金属复合集流体的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂石墨烯/金属复合集流体中，所述金属为铜、钴或镍。

9.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯/金属复合集流体的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂石墨烯/金属复合集流体中，所述金属部分嵌入在石墨烯层间，部分附着在石墨烯表面。

10.一种氮掺杂石墨烯/金属复合集流体，其特征在于，该集流体由权利要求1至9任一所述制备方法制得。