[发明专利]杂原子掺杂多孔石墨烯修饰碳纤维纸及其制备方法和应用

权利要求书

1.杂原子掺杂多孔石墨烯修饰碳纤维纸，其特征在于，所述碳纤维纸以直径为1~10 μm的空心碳管相互交缠形成的3D网络状结构为支架，并在该结构表面负载杂原子掺杂的多孔石墨烯；

其中，杂原子掺杂的多孔石墨烯中杂原子掺杂的量在1%~10%之间；

杂原子掺杂的多孔石墨烯的负载量在10%~30%之间；

由如下步骤制备：

第一步，将含有杂原子的有机物溶于溶剂中，并滴加到多孔氧化石墨中，其中，含有杂原子的有机物与多孔氧化石墨的质量比为1~5，水浴加热反应一定时间，形成稳定的分散液，其中，将氧化石墨超声分散于去离子水中，加入30 %的H₂O₂，95 ℃水浴加热反应8 h，得到多孔的氧化石墨，含有杂原子的有机物为含有N、P、S、B、F非金属元素的小分子有机化合物，含有杂原子的有机物选自尿素、二甲基咪唑、巯基苯并噻唑、硼酸、磷酸中任意一种或几种；

第二步，将自然纤维素经过去离子水和乙醇超声清洗并干燥之后，浸入第一步制得的分散液中浸泡3~48 h，取出干燥，重复浸泡、干燥步骤2~3次，自然纤维素采用滤纸或者棉花；

第三步，第二步所得产物在惰性气氛下焙烧0.5~2h，制得杂原子掺杂多孔石墨烯修饰碳纤维纸，其中，焙烧温度为500~1000 ℃，升温和降温速率为1~10 ℃/min。

2.如权利要求1所述的碳纤维纸，其特征在于，杂原子为N、P、S、B、F中的一种或者多种。

3.如权利要求1或2所述的杂原子掺杂多孔石墨烯修饰碳纤维纸的制备方法，其特征子在于，包括以下步骤：

第一步，将含有杂原子的有机物溶于溶剂中，并滴加到多孔氧化石墨中，其中，含有杂原子的有机物与多孔氧化石墨的质量比为1~5，水浴加热反应一定时间，形成稳定的分散液；

第二步，将自然纤维素经过去离子水和乙醇超声清洗并干燥之后，浸入第一步制得的分散液中浸泡3~48 h，取出干燥，重复浸泡、干燥步骤2~3次；

第三步，第二步所得产物在惰性气氛下焙烧0.5~2h，制得杂原子掺杂多孔石墨烯修饰碳纤维纸，其中，焙烧温度为500~1000 ℃，升温和降温速率为1~10 ℃/min。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，第一步中，将氧化石墨超声分散于去离子水中，加入30wt%的H₂O₂，95℃水浴加热反应8h，得到多孔氧化石墨。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，第一步中，含有杂原子的有机物为含有N、P、S、B、F非金属元素的小分子有机化合物。

6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，第一步中，含有杂原子的有机物选自尿素、二甲基咪唑、巯基苯并噻唑、硼酸、磷酸中任意一种或几种。

7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，第一步中，溶剂为去离子水、乙醇、甲醇中任意一种。

8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，第一步中，水浴加热的温度为30~60 ℃，反应时间为0.5~2 h。

9.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，第二步中，自然纤维素采用滤纸或者棉花，浸泡时间为3~48 h。

10.如权利要求1或2所述的杂原子掺杂多孔石墨烯修饰碳纤维纸作为锂硫电池隔层的用途。