[发明专利]多孔片状NiCo2

权利要求书

1.一种多孔片状NiCo₂O₄/氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于按下列步骤进行：

氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯的制备：

a、预氧化石墨烯：

称取质量比1-3:1:1的石墨粉、过硫酸钾和五氧化二磷，量取10-20mL 浓度为98%浓硫酸，打开油浴加热装置，先在烧杯中加入已称量的98%浓硫酸，打开搅拌装置，分3次将石墨粉加入浓硫酸中，搅拌10-30min后缓慢加入过硫酸钾，待搅拌均匀后，再将五氧化二磷缓慢加入，在油浴状态下温度60-100℃反应4-8h，反应结束后，室温下静置过夜，缓慢加水稀释使烧杯中的所有反应物成溶液状态，进行离心洗涤，直到离心后的溶液pH =7，将离心后的产物真空干燥过夜，得到灰白色的预氧化石墨烯；

b、氧化石墨烯：

量取15-30mL浓硫酸在冰浴的条件下，打开搅拌装置，温度0℃保持10-30min，将步骤a得到的预氧化石墨1-3g搅拌10min后，将高锰酸钾3-5g分3次加入，在此过程中保持整个体系温度15℃，添加完毕后在温度15℃下反应2-4h，逐滴加入去离子水50-100mL，升温至20℃下反应2-4h，再次逐滴加入去离子水100-400mL和浓度为30%的过氧化氢3-8mL，反应0.5-2.0h，反应结束静置过夜，加入去离子水150-300mL，再逐滴加入浓盐酸30-60mL，再将整个反应体系离心，水洗至中性，冷冻干燥得到亮黄色的氧化石墨烯；

c、氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯制备：

将步骤b得到的氧化石墨烯1-3mg·L^-1分散于20-40mL去离子水中，再加入30-80mmol/L硫脲溶解，搅拌10-30min，转移到反应釜，温度150-200℃，水热4-10h，得到氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯；

Co(OH)₂-Ni(OH)₂/氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯制备：

d、按摩尔比1:2:3-9将Ni(NO₃)₂、Co(NO₃)₂和尿素混合，溶解在去离子水中，形成浓度为0.5-3mol/L的混合溶液，再将步骤c得到的氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯分散在混合溶液中，搅拌1h，将其放入水热釜中，在温度100-200℃，水热反应4-14h，得到Co(OH)₂-Ni(OH)₂/氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯，其中混合盐和氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯摩尔比为0.5-3:1；

NiCo₂O₄/氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯制备：

e、将步骤d得到的Co(OH)₂-Ni(OH)₂/氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯在马弗炉中空气气氛下温度300-600℃煅烧1-4h，得到NiCo₂O₄/氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯复合材料；

NiCo₂O₄/氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯复合材料修饰电极材料制备：

f、将步骤e得到的NiCo₂O₄/氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯复合材料置于玛瑙研钵中充分研磨，取1-5mg加入50-200μL 的浓度为 5%-20% 萘酚溶液， 400-800μL 的无水乙醇，置于离心管中混合，超声处理 15-30min，得到均匀的墨汁状的溶液，用进样针移取5-20μL 的悬浮液缓慢滴加到玻碳电极上，并在室温下干燥后得到NiCo₂O₄/氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯复合电极修饰材料。

2.如权利要求1所述的一种多孔片状NiCo₂O₄/氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于：所制备样品中三维结构的NiCo₂O₄全部附着在二维结构多孔片状石墨烯的表面上。

3.如权利要求1所述方法获得的NiCo₂O₄/氮、硫共掺杂还原氧化石墨烯复合电极材料在制备同时对Hg²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺重金属离子电化学检测，其检测范围为0.1-100μmol/L，对Cd²⁺灵敏度为4-8 μA/μM，对Cu²⁺灵敏度为6-18μA/μM，对Hg²⁺灵敏度为2-5 μA/μM。