[发明专利]一种复合材料修饰石墨烯的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了一种复合材料修饰石墨烯的制备方法及其产品和应用，将尿素、铁盐和石墨烯混合均匀，焙烧后得到α‑Fe₂O₃/g‑C₃N₄和石墨的复合材料，然后在该材料表面生长一层Fe‑MOF结构，然后在惰性气体氛围下焙烧，得到α‑Fe₂O₃/g‑C₃N₄修饰的石墨烯复合结构。该制备工艺相对简单，易操作，可批量生产。该方法制备的材料可用于气体检测敏感材料、锂离子电池负极材料、气体催化材料、光催化材料、燃料电池催化剂等领域。

技术领域

本发明涉及一种复合材料修饰石墨烯的方法，特别是涉及一种α-Fe₂O₃/g-C₃N₄修饰石墨烯的制备方法及其产品和应用。

背景技术

石墨烯由于独特的结构在各领域具有非常广泛的应用价值，如燃料电池、气体检测、可穿戴设备等方面。然而单纯的石墨烯材料用于气体检测由于活性位较少，与气体的催化反应难以进行，在气体检测领域的应用收到限制。

在气体检测和气体治理领域，α-Fe₂O₃作为变价金属氧化物具有较好的性能，然而金属氧化物的导电性较差导致其性能难以完全发挥，将其与g-C₃N₄和石墨烯复合，有望开发用于室温的气体敏感材料。

本发明提供一种简单的实现α-Fe₂O₃/g-C₃N₄修饰石墨烯的方法，且制备工艺简单，制备的成本低，对进一步推进其实际应用极具价值。

发明内容

本发明目的在于提供一种复合材料修饰石墨烯的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的复合材料修饰石墨烯产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种复合材料修饰石墨烯的制备方法，所述复合材料为α-Fe₂O₃/g-C₃N₄，将尿素、铁盐和石墨烯混合均匀，焙烧后得到α-Fe₂O₃/g-C₃N₄和石墨的复合材料，然后在该材料表面生长一层Fe-MOF结构，最后在惰性气体氛围下焙烧，得到α-Fe₂O₃/g-C₃N₄修饰的石墨烯复合结构，包括如下步骤：

步骤一：取20g尿素和2~5mmol铁盐研磨混合，加入20g去离子水中，研磨20~30min；取5~10g石墨烯置于研钵中继续研磨20~30min，将所得浆料于-65℃冷冻干燥，得到粉末A；

步骤二：将粉末A置于带盖坩埚中，于马弗炉中焙烧，得到样品B；

步骤三：取0.2~0.3mmol的Fe(NO₃)₃•9H₂O和0.1~0.15mmol的2,5-二羟基-1,4-苯二甲酸和3~5mL的二甲基甲酰胺和0.1g的异丙醇和0.1g的去离子水置于烧杯中搅拌2~3h，然后，加入步骤二所得样品B，搅拌1~2h，采取微波辐射加热法反应3~5h，待反应结束，离心沉淀，将所得沉淀于-65℃冷冻干燥，得到样品C；

步骤四：将步骤三所得样品C于惰性气体氛围中焙烧，得到α-Fe₂O₃/g-C₃N₄修饰石墨烯。