[发明专利]一种石墨烯复合氮、氧共掺杂生物质碳材料及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯复合氮、氧共掺杂生物质碳材料的制备方法，采用溶液共混法和煅烧法制得石墨烯与生物质基碳材料的复合材料，具体包括如下步骤：

1）将生物质材料分散在预冷的氢氧化钠/尿素/水溶液中，依次进行搅拌、离心脱泡，得透明溶液I；

2）将透明溶液I 分散在氧化石墨烯溶液中，然后加入有机二元胺，常温下进行磁力搅拌，然后进行离心分离，得到沉淀物；

3）将步骤2）所得沉淀物进行水洗、冷冻干燥，得固体块状物；

4）将步骤3）所得固体块状物在惰性气氛中进行煅烧，然后自然冷却，即得石墨烯复合氮、氧共掺杂生物质碳材料；它呈片状结构，具备褶皱和规则的晶格条纹，其中氮元素的含量为2.0～5.0at.%，氧元素的含量为3.0～7.0at.%；

步骤2）中所述氧化石墨烯与生物质材料的质量比为1:(25～100)。

2.根据权利要求1 所述的制备方法，其特征在于，所述生物质为棉花、蚕丝或甲壳素。

3.根据权利要求1 所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述预冷温度为-10~-15℃。

4.根据权利要求1 所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠/尿素/水溶液中氢氧化钠、尿素和水的质量比为1:(1~3):(8~12)。

5.根据权利要求1 所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述氧化石墨烯溶液的浓度为4～5mg/mL。

6.根据权利要求1 所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述有机二元胺为乙二胺、丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、己二胺中的一种或多种的混合物。

7.根据权利要求1 所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述氧化石墨烯与有机胺的质量比为1:(0.5～5)。

8.根据权利要求1 所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧工艺为：首先升温至300～400℃，保温0.5～3h，再升温至600～1000℃，保温2～4h。

9.权利要求1~8 任一项所述制备方法制得的石墨烯复合氮、氧共掺杂生物质碳材料，其特征在于，它呈片状结构，具备褶皱和规则的晶格条纹，其中氮元素的含量为2.0～5.0at.%，氧元素的含量为3.0～7.0at.%。