The invention relates to a three-dimensional porous nitrogen doped graphene composite material and a preparation method of nitrogen doped graphene, which belongs to the field of functional nano materials. The concrete steps are as follows: nine water nitrate iron and polyvinylpyrrolidone are dissolved in the deionized water and mixed into a mixed solution. After ultrasonic agitation, the mixed solution is completely dried in the dryness box of the blast furnace and then grinded into powder. Then the grinding powder is transferred to the crucible and then in the tube furnace in the inert protection atmosphere. The three dimensional porous nitrogen doped graphene composite material modified by iron carbide nanoparticles was obtained by heating in medium. Three dimensional porous graphene composite modified by iron carbide nanoparticles was heated in a water bath in strong acid. After the solution was reduced to room temperature, three dimensional porous nitrogen doped graphene was obtained by filtration, cleaning, centrifugation and freeze drying. The invention has the advantages of short production cycle, low cost, strong repeatability and large scale preparation. It has an important reference for the preparation of graphene based composites, and has a broad application prospect in the fields of energy storage and catalysis.
【技术实现步骤摘要】
三维多孔氮掺杂石墨烯复材及氮掺杂石墨烯的制备方法
本专利技术属于功能纳米材料领域,具体涉及一种三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料及氮掺杂石墨烯的规模化制备方法。
技术介绍
碳基材料是一类重要的传统材料,因其优异的力学、光学、电学、热学、等性能而成为化学、材料、物理等领域中重要的研究方向之一。并已被广泛应用在弧光照明装置、通信装置、电器设备、能源存储与电催化材料等领域。然而,随着科技发展,传统碳材料的性能已无法满足实际应用需求,因此新型碳基材料的开发引起了科学家们的高度重视。石墨烯作为一种新型的碳基材料,因其十分优异的性能而在太阳能电池、传感器、电催化剂和金属离子电池等领域已经得到了广泛的研究。合成石墨烯的传统方法有氧化还原法、化学气相沉积法,电解法等,但是这些方法制备的石墨烯通常产量较小且成本高;且呈二维堆垛形式的石墨烯片在电催化,电磁波吸收材料等领域的应用存在局限性。近年来,高温化学发泡法合成三维石墨烯基复合材料已经成为一种行之有效且新颖的合成技术。已有一些三维石墨烯材料通过该方法制备出来,但三维多孔氮掺杂石墨烯基复合材料尚未见文献报道。石墨烯引入了氮原子掺杂,能提高了催化剂的电催化活性。因此,可控制备出特定形貌和高比表面积的碳化铁纳米颗粒修饰的三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料及三维多孔氮掺杂石墨烯,对于石墨烯基复合材料的发展具有极其重要的理论和实际意义。经文献调研,未见高温化学发泡法制备碳化铁纳米颗粒修饰的三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料及三维多孔氮掺杂石墨烯的报道。
技术实现思路
本专利技术提供一种简单、高效、低成本、规模化制备三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料及氮掺杂石墨 ...
【技术保护点】
1.一种三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:a.将九水硝酸铁和聚乙烯吡咯烷酮分别溶解在去离子水中配成混合溶液,超声搅拌3~15min,其中九水硝酸铁和聚乙烯吡咯烷酮质量比为(1.0~3.0):1;b.将混合溶液置于鼓风烘箱中保温直至完全干燥,随后研磨成粉;c.将研磨好的粉体转移至坩埚中,然后将坩埚置于管式炉中在惰性保护气氛中以1~20℃/min的升温速率加热至500~900℃,并保温1~3h,待管式炉冷却至室温后,收集黑色泡沫状产物,即为碳化铁纳米颗粒修饰的三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:a.将九水硝酸铁和聚乙烯吡咯烷酮分别溶解在去离子水中配成混合溶液,超声搅拌3~15min,其中九水硝酸铁和聚乙烯吡咯烷酮质量比为(1.0~3.0):1;b.将混合溶液置于鼓风烘箱中保温直至完全干燥,随后研磨成粉;c.将研磨好的粉体转移至坩埚中,然后将坩埚置于管式炉中在惰性保护气氛中以1~20℃/min的升温速率加热至500~900℃,并保温1~3h,待管式炉冷却至室温后,收集黑色泡沫状产物,即为碳化铁纳米颗粒修饰的三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料。2.根据权利要求1所述的三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法,其特征在于所述步骤a中九水硝酸铁和聚乙烯吡咯烷酮质量比为(1.0~3.0):1。3.根据权利要求1或2所述的三维多孔氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法,其特征在于所述步骤a中九水硝酸铁和聚乙烯吡咯烷酮质量比为(1.5~2.0):1。4.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员:李平,韩坤,刘志伟,王伟,赵汪,安富强,曲选辉,
申请(专利权)人:北京科技大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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