[发明专利]一种以纳米孔石墨烯为基底生长三维氮掺杂石墨烯的方法

摘要

本发明提供一种以纳米孔石墨烯为基底生长三维氮掺杂石墨烯的方法，以氧化石墨烯为前驱体，加入造孔剂，经处理在氧化石墨烯前驱体表面产生纳米级的微孔且孔径均匀可控；通过等离子体活化技术，使前驱体与碳源和氮源结合实现不同氮含量的多孔氮掺杂石墨烯的生长，在高温下得到三维立体结构。该方法首次以碳化的多纳米孔的氧化石墨烯为基底，制得的三维多孔氮掺杂石墨烯的纳米孔径有效的控制在5-50nm，且孔径大小均匀，分布均称；该孔径下的三维氮掺杂石墨烯具有更优异的电化学性能；以氧化石墨烯为基底，避免了使用金属基底时刻蚀过程中对强氧化剂的使用，还避免了非碳杂质元素的引入，使得氮掺杂石墨烯纯度较高。

主权项

一种以纳米孔石墨烯为基底生长三维氮掺杂石墨烯的方法，包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯和造孔剂加至分散剂中分散成分散液；(2)将步骤(1)中制得的分散液置于保护气体氛围中，加热所述分散液，对氧化石墨烯进行碳化和造孔处理，得到多纳米孔的氧化石墨烯前驱体；保护气体流速为50‑150L/h；碳化温度1500‑2500℃，碳化时间30‑60h，控制升温速率为5‑10℃/min；(3)将步骤(2)中的多纳米孔的氧化石墨烯前驱体置于等离子气流中活化，并在等离子气流活化过程中通入碳源和氮源，活化温度600‑800℃，活化时间5‑15min后停止供应等离子体；(4)对步骤(3)制得的产物进行升降温处理：在活化温度下开始降温到80‑120℃；再升温到180‑200℃/min，保温20‑30h后，冷却至室温后停止通入碳源和氮源，得到三维纳米多孔氮掺杂石墨烯，升降温速率均为10‑20℃/min。