[发明专利]一种多孔氮掺杂碳/Fe2

权利要求书

1.一种多孔氮掺杂碳/Fe₂O₃/石墨烯柔性复合材料的制备方法，其特征在于：所述多孔氮掺杂碳/Fe₂O₃/石墨烯柔性复合材料包括：石墨烯包覆Fe₂O₃纳米颗粒，氮掺杂碳为三维多孔的泡沫结构；

所述制备方法，包括以下步骤：

(1)制备纯净的三聚氰胺泡沫；

(2)将步骤(1)制得的三聚氰胺泡沫转移至管式炉中，氮气气氛中煅烧，煅烧温度为300-1200℃，煅烧时间为1-10小时，得到氮掺杂碳泡沫基体；

(3)将纳米Fe₂O₃、氧化石墨烯溶液按照一定比例混合，搅拌至均匀，加入质量为混合溶液5-10％的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，持续搅拌，静置后得到纺丝原液；

(4)以步骤(2)制备的氮掺杂碳泡沫基体为接收装置，采用高压静电纺丝技术将步骤(3)中的纺丝原液直接纺制在碳泡沫基体上，得到多孔氮掺杂碳/Fe₂O₃/氧化石墨烯/PVP复合材料；

(5)将步骤(4)中得到的多孔氮掺杂碳/Fe₂O₃/氧化石墨烯/PVP复合材料转移到高温管式电阻炉中进行高温碳化，冷却后得到多孔氮掺杂碳/Fe₂O₃/石墨烯柔性复合材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)制备纯净的三聚氰胺泡沫的具体为：取三聚氰胺泡沫放入1mol/L的稀盐酸中浸泡6小时，然后将三聚氰胺泡沫转移到无水乙醇/丙酮的混合溶液中浸泡3小时，随后将得到的三聚氰胺泡沫用无水乙醇、去离子水清洗，然后放入干燥箱中干燥，得到纯净的三聚氰胺泡沫。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：放入60℃干燥箱中干燥12小时。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，三聚氰胺泡沫的煅烧温度为800-1200℃，煅烧时间为3-10小时。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述纳米Fe₂O₃与氧化石墨烯的质量比为1:(1-5)。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述纳米Fe₂O₃与氧化石墨烯的质量比为1:(3-5)。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为混合溶液质量的8-10％。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(4)中，高压静电纺丝技术的纺丝电压为10000-40000V，喷丝速度为1-5mL/h，喷丝头与泡沫镍的距离为5-20cm。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，喷丝头与泡沫镍的距离为10-20cm。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(5)中，在氩气和氢气混合气氛的保护下，以3℃/min～7℃/min的升温速率升温至400～900℃碳化1～5h，然后自然冷却到室温。

11.根据权利要求10所述的方法，碳化温度为550～900℃，时间为1～3h。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述纳米Fe₂O₃是纳米级别，颗粒尺寸在300-500纳米；以浓硫酸、高锰酸钾为氧化剂，将石墨粉氧化成氧化石墨，再采用超声剥离将氧化石墨剥离成氧化石墨烯。