一种氮掺杂纳米碳插层石墨烯电芯的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种氮掺杂纳米碳插层石墨烯电芯的制作方法，包括以下步骤，在密闭的无尘空间中通过插种设备将纳米级氮掺杂纳米碳与石墨插种，石墨烯是一种真正的表面型材料，理想的单层石墨烯比表面积高达2630m2/g引，而含有缺陷和杂质的比表面积会更大，这使其成为下一代储能和电极材料的重要选择。

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂纳米碳插层石墨烯电芯的制作方法
本专利技术涉及有关石墨烯电芯的制作方法，尤其是涉及一种氮掺杂纳米碳插层石墨烯电芯的制作方法。
技术介绍
石墨烯是一种由sp2杂化碳原子紧密堆砌成单层二维蜂窝状晶格结构的新纳米材料。高质量氮掺杂纳米碳石墨烯粉体GN-100通常由1-5个原子层石墨烯纳米片组成，这些纳米片的横向尺寸为0.5-5微米，平均表面积为500-700m2/g，典型氮掺杂含量为1.0-3.0at％，电导率超过1000S/m。氮掺杂纳米碳石墨烯中的氮含量可以通过调整掺杂工艺控制在0.6at.％到5at.％范围内。石墨烯具有高电子特性、高比表面积、及优异的机械柔韧性，能成为锂离子电池潜在的负极材料。通过氮掺杂纳米碳插层石墨烯后，石墨烯表面拥有大量的缺陷，可逆放电容量是纯石墨烯的两倍，因此，氮掺杂纳米碳插层石墨烯较纯石墨烯在锂电池电极材料领域上具有更广泛的应用。现有纯石墨烯的活性位点不够，不具有选择性。在实际应用中不具备很好的匹配度；而且石墨烯基材料在酸性介质下的氧化还原反应(ORR)中催化活性较低，不足以替代贵金属作为电催化剂，为了弥补石墨烯的缺陷，除了对石墨烯进行控制形貌外，对石墨烯进行掺杂是另外一种有效的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述提出的问题，提供一种不仅提高石墨烯骨架的电导率，而且能帮助石墨烯固定住硫，限制可熔性多硫聚合物分散的一种氮掺杂纳米碳插层石墨烯电芯的制作方法。本专利技术的目的是以如下方式实现的：一种氮掺杂纳米碳插层石墨烯电芯的制作方法，包括以下步骤：A.在密闭的无尘空间中通过插种设备将纳米级氮掺杂纳米碳与石墨插种；B.在结构上，多孔和高比面积的三维结构氮掺杂石墨烯的研究已逐渐增多，但是对于孔的均匀性和尺寸的控制仍然存在问题；C.在应用上，研究者们对氮掺杂纳米碳石墨烯在ORR中催化性能的研究最多。它们对ORR的作用来源于始末骨架中的杂原子，杂原子使催化剂呈非电中性，因而有利于氧分子的吸附和还原；D.研究了氮掺杂纳米碳插层石墨烯的性能，发现氧化活性进一步提高，这表明，将氮掺杂纳米碳插层石墨烯作为基体，通过物理化学掺杂引入其他物质来进一步改善性质。所述的一种氮掺杂纳米碳插层石墨烯电芯的制作方法，步骤A中取正极材料置中，将氮掺杂纳米碳垂直插入正极极耳中。所述的一种氮掺杂纳米碳插层石墨烯电芯的制作方法，步骤A中取负极材料置中，将氮掺杂纳米碳垂直插入正极极耳中。本专利技术的优点：石墨烯是一种真正的表面型材料，理想的单层石墨烯比表面积高达2630m2/g引，而含有缺陷和杂质的比表面积会更大，这使其成为下一代储能和电极材料的重要选择。首先石墨烯是一种较好的储氢材料。氢气作为一种清洁能源而备受各国关注，而如何有效的储氢却是一个很大的问题。石墨烯在储氢方面展现出了巨大的潜力。最近的研究发现铝掺杂的石墨烯储氢的能力值达到5.13％(质量分数)，鉴于此，石墨烯可能在储氢材料领域得到广泛应用。除了氢气外，石墨烯对CO2的存储能力更强。在能量转换方面，目前石墨烯主要应用于能源装置的电极材料。通过低温热膨胀法制备的石墨烯材料，未经任何后处理，在质量分数为30％的KOH电解液中，其比电容可以达到180～230F/g；与氧化物复合后，比电容得到大幅提高，同时还具有良好的功率特性。石墨烯具有的大比电容在超级电容制作和电能储存方面显示出巨大的应用潜力。进一步研究了石墨烯应用于锂离子二次电池负极材料中的性能，其比容量可达540mAh/g，如果在其中掺入富勒烯和碳纳米管后，负极的比容量分别可达到84mAh/g和730mAh/g。除了在超级电容和锂离子电池负极材料等方面的巨大潜力外，石墨烯在太阳能电池方面也展现出独特的优势。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1是本专利技术的结构示意图。图2是实施例2的结构式还有图。具体实施方式：实施例1见图1所示，一种氮掺杂纳米碳插层石墨烯电芯的制作方法，包括以下步骤：A.在密闭的无尘空间中通过插种设备将纳米级氮掺杂纳米碳与石墨插种；步骤A中取正极材料1置中，将氮掺杂纳米碳3垂直插入正极极耳2中。B.在结构上，多孔和高比面积的三维结构氮掺杂石墨烯的研究已逐渐增多，但是对于孔的均匀性和尺寸的控制仍然存在问题；C.在应用上，研究者们对氮掺杂纳米碳石墨烯在ORR中催化性能的研究最多。它们对ORR的作用来源于始末骨架中的杂原子，杂原子使催化剂呈非电中性，因而有利于氧分子的吸附和还原；D.研究了氮掺杂纳米碳插层石墨烯的性能，发现氧化活性进一步提高，这表明，将氮掺杂纳米碳插层石墨烯作为基体，通过物理化学掺杂引入其他物质来进一步改善性质。实施例2见图2所示，一种氮掺杂纳米碳插层石墨烯电芯的制作方法，包括以下步骤：A.在密闭的无尘空间中通过插种设备将纳米级氮掺杂纳米碳与石墨插种；B.在结构上，多孔和高比面积的三维结构氮掺杂石墨烯的研究已逐渐增多，但是对于孔的均匀性和尺寸的控制仍然存在问题；C.在应用上，研究者们对氮掺杂纳米碳石墨烯在ORR中催化性能的研究最多。它们对ORR的作用来源于始末骨架中的杂原子，杂原子使催化剂呈非电中性，因而有利于氧分子的吸附和还原；D.研究了氮掺杂纳米碳插层石墨烯的性能，发现氧化活性进一步提高，这表明，将氮掺杂纳米碳插层石墨烯作为基体，通过物理化学掺杂引入其他物质来进一步改善性质步骤A中取负极材料4置中个，将氮掺杂纳米碳3垂直插入正极极耳5中。1).在复合材料方面的应用：基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向,其在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出了优良性能,具有广阔的应用前景。目前石墨烯复合材料的研究主要集中在石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料上,而随着对石墨烯研究的深入,石墨烯增强体在块体金属基复合材料中的应用也越来越受到人们的重视。2).在电子器件方面的应用:石墨烯的晶体结构非常稳定，能够保证电子在其平面上畅通无阻地迁移，这一优势使得石墨烯很有可能取代硅成为下一代晶体管的基础材料而广泛应用于新型纳米电子器件中。利用石墨烯做成的晶体管不仅体积小、成本低廉，而且用于开启和关闭的电压非常低，因而灵敏度更高、更快、功耗更低。3).在能量存储和转化方面的应用:首先石墨烯是一种较好的储氢材料。氢气作为一种清洁能源而备受各国关注，而如何有效的储氢却是一个很大的问题。石墨烯在储氢方面展现出了巨大的潜力。最近的研究发现铝掺杂的石墨烯储氢的能力值达到5.13％(质量分数)，鉴于此，石墨烯可能在储氢材料领域得到广泛应用。除了氢气外，石墨烯对CO2的存储能力更强。4).在生物传感器方面的应用利用石墨烯良好的导电性能，各类基于石墨烯修饰电极的生物传感器被广泛研究并应用于对生物物质的检测。结合金纳米颗粒与石墨烯的优点，通过同步还原法制得石墨烯/纳米金复合材料，再采用滴涂法并利用Nation的稳定作用将该复合材料修饰在玻碳电极表面，研制出一种高性能的无酶葡萄糖生物传感器，该传感器可用于对临床样品中葡萄糖的检验，其具有灵敏度高，选择性和稳定性好等特点。通过石墨烯作为间隔物成功的将功能化的纳米器件组装到电极表面上，这一种方法是可以控制并且可以简单复制的，经研究本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮掺杂纳米碳插层石墨烯电芯的制作方法，包括以下步骤：A.在密闭的无尘空间中通过插种设备将纳米级氮掺杂纳米碳与石墨插种；B.在结构上，多孔和高比面积的三维结构氮掺杂石墨烯的研究已逐渐增多，但是对于孔的均匀性和尺寸的控制仍然存在问题；C.在应用上，研究者们对氮掺杂纳米碳石墨烯在ORR中催化性能的研究最多。它们对ORR的作用来源于始末骨架中的杂原子，杂原子使催化剂呈非电中性，因而有利于氧分子的吸附和还原；D.研究了氮掺杂纳米碳插层石墨烯的性能，发现氧化活性进一步提高，这表明，将氮掺杂纳米碳插层石墨烯作为基体，通过物理化学掺杂引入其他物质来进一步改善性质。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂纳米碳插层石墨烯电芯的制作方法，包括以下步骤：A.在密闭的无尘空间中通过插种设备将纳米级氮掺杂纳米碳与石墨插种；B.在结构上，多孔和高比面积的三维结构氮掺杂石墨烯的研究已逐渐增多，但是对于孔的均匀性和尺寸的控制仍然存在问题；C.在应用上，研究者们对氮掺杂纳米碳石墨烯在ORR中催化性能的研究最多。它们对ORR的作用来源于始末骨架中的杂原子，杂原子使催化剂呈非电中性，因而有利于氧分子的吸附和还原；D.研究了氮掺杂纳米碳插...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱立凡，邱启东，李定颖，朱永长，
申请(专利权)人：上海增华电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31