[发明专利]一种硫、氧共掺杂生物质碳/石墨烯复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硫、氧共掺杂生物质碳/石墨烯复合材料，其特征在于，所述复合材料由生物质碳/石墨烯基体和掺杂在所述生物质碳/石墨烯基体中的硫、氧组成，呈菜花结构，所述菜花结构由起伏多褶皱的片层构成，所述片层厚度为20～30nm。

2.根据权利要求1所述的硫、氧共掺杂生物质碳/石墨烯复合材料，其特征在于，所述复合材料中按原子百分比计，硫元素的含量为3.0～10.0％，氧元素的含量为4.0～10.0％。

3.一种权利要求1所述的硫、氧共掺杂生物质碳/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，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；

2)将步骤1)所得透明溶液分散在氧化石墨烯溶液中，加入十二烷基苯磺酸，常温下搅拌，然后进行酸洗析出；

3)将步骤2)所得析出物洗涤后冷冻干燥，得固体块状物；

4)将步骤3)所得固体块状物在惰性气氛中，进行煅烧热解，即得硫、氧共掺杂生物质碳/石墨烯复合材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中氢氧化钠/尿素/水溶液中氢氧化钠、尿素和水的质量比为1:(1～2):(8～12)；生物质材料与氢氧化钠/尿素/水溶液的质量比为1:(20～30)。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中氧化石墨烯的质量为生物质材料质量的2～4％；步骤1)中生物质材料与步骤2)中十二烷基苯磺酸质量比为1:(0.2～1.5)。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述生物质为棉花；所述步骤2)中氧化石墨烯溶液的浓度为4～6mg/mL。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中预冷温度为-8～-16℃；离心脱泡转速为6500～9500rpm，温度为10-20℃；所述步骤2)中搅拌时间为48～72h。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中所述冷冻干燥在-80～-30℃、10～50Pa的条件下进行，干燥时间为24～72h；所述步骤4)中惰性气氛为氩气或氮气气氛。

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

10.一种权利要求1所述的硫、氧共掺杂生物质碳/石墨烯复合材料在电化学储能领域的应用，其中所述电化学储能领域为钠离子电池或超级电容器。