[发明专利]氮掺杂石墨烯/二硫化钼复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氮掺杂石墨烯/二硫化钼复合材料，其特征在于，所述氮掺杂石墨烯/二硫化钼复合材料中包括氮掺杂石墨烯和二硫化钼，所述二硫化钼垂直生长于所述氮掺杂石墨烯的表面；所述氮掺杂石墨烯中，所述掺杂氮主要包括吡啶型氮和石墨型氮；所述二硫化钼为纳米片层结构。

2.一种如权利要求1所述氮掺杂石墨烯/二硫化钼复合材料的应用，其特征在于，所述应用为在锂离子电池、钠电池、镁电池、电催化产氢、光催化产氢、超级电容器中的应用。

3.一种如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯/二硫化钼复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将氧化石墨烯溶液、含氮前驱体、含硫和含钼前驱体在溶剂中混合，然后得到前驱体材料；

步骤二、将步骤一中得到的所述前驱体材料在惰性气体保护下进行热处理。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的所述氧化石墨烯溶液的制备过程为：将1～5g石墨片与2～6g硝酸钠通过搅拌进行混合，并边搅拌边加入100～200mL浓硫酸，搅拌半小时后，加入10～30g高锰酸钾，然后搅拌一天，并放置一周，之后依次加入500mL水和20～50mL H₂O₂，最后将反应产物离心透析得到所述氧化石墨烯溶液。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的所述含氮前驱体为氰胺、双氰胺、尿素、硫脲、三聚氰胺、石墨化碳三氮四；所述含硫和含钼前驱体为钼酸铵、硫钼酸铵或硫化铵，所述步骤一还包括去除溶剂的过程，从而得到所述前驱体材料。

6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的所述含氮前驱体为氰胺、双氰胺、尿素、硫脲、三聚氰胺、石墨化碳三氮四；所述含硫和含钼前驱体为钼酸钠和硫化钠，所述步骤一还包括所述氧化石墨烯溶液、所述含氮前驱体、所述含硫和含钼前驱体在所述溶剂中在酸性条件下形成沉淀物，然后去除溶剂和杂离子的过程，从而得到所述前驱体材料；所述杂离子包含钠离子和氯离子。

7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的所述氧化石墨烯溶液、所述含氮前驱体和所述含钼前驱体的质量比为1:(1～50):(5～30)，所述含硫前驱体与所述含钼前驱体中硫与钼的摩尔比大于2:1。

8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中所述氧化石墨烯溶液、所述含氮前驱体、所述含硫和含钼前驱体在低于水的沸点的温度下进行混合；将所述氧化石墨烯溶液、所述含氮前驱体、所述含硫和含钼前驱体在溶液中混合的过程为依次将所述含氮前驱体、所述含硫和含钼前驱体在所述氧化石墨烯溶液中分散或负载的过程。

9.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的所述热处理的温度为500～700℃，时间为0.5～5h。

10.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，通过所述制备方法得到的氮掺杂石墨烯/二硫化钼复合材料中，掺杂氮与碳的原子百分数能够大于10at％。