[发明专利]一种氮掺杂石墨烯的制备方法

权利要求书

1.一种氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将石墨粉在含氮活性气氛中热处理，使氮元素掺入石墨层中并使石墨膨胀；

(2)将步骤(1)得到的氮掺杂石墨粉分散于溶剂中，通过超声分散、离心，收集上清液，得到氮掺杂石墨烯材料；

步骤(1)中所述石墨粉为天然鳞片状石墨、裂解膨胀石墨或其它未经任何化学修饰的片层状石墨粉中的一种；所述含氮活性气氛为氨气、氨气与氩气混合气体、氨气与氦气混合气体、氨气与氮气混合气体、氨气与氢气混合气体中的一种；

步骤(2)中所述超声分散的功率为40-300W，超声频率为40-60kHz，超声时间为1-48h；所述离心的转速为5000-16000rpm，离心力为5000-18000×g，离心时间为1-15min。

2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述热处理温度为500-1200℃，升温速率为2-20℃/min，气流速度为0.06-0.6L/min，热处理时间为0.5-12h。

3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述溶剂是与石墨烯表面具有润湿性的有机溶剂，或者所述溶剂是对石墨层具有插层作用的离子水溶液。

4.根据权利要求1或3所述的一种氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四氢呋喃、丙醇、异丙醇、乙二醇、乙醇、丙酮、硝基甲烷、甲苯、聚乙烯吡咯烷酮/N,N-二甲基甲酰胺溶液、聚乙烯吡咯烷酮/N,N-二甲基乙酰胺溶液、聚乙烯吡咯烷酮/N-甲基吡咯烷酮溶液、聚乙烯吡咯烷酮/二甲基亚砜溶液、聚乙烯吡咯烷酮/N,N-四氢呋喃溶液、聚乙烯吡咯烷酮/丙醇溶液、聚乙烯吡咯烷酮/异丙醇溶液、聚乙烯吡咯烷酮/乙二醇溶液、聚乙烯吡咯烷酮/乙醇溶液、聚乙烯吡咯烷酮/硝基甲烷溶液中的一种。

5.根据权利要求1或3所述的一种氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于，所述溶剂为氯化氢、磷酸、氯酸锂、高氯酸锂、氯化钾、高氯酸钾、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇醚硫酸钠的水溶液中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述氮掺杂石墨粉在所述溶剂中的分散浓度为0.01-2.0mg/mL。