一种氮掺杂石墨烯的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于：高速机械搅拌氧化石墨烯与氨水混合溶液，同步进行氮掺杂和氧化石墨烯的还原，得到氮掺杂石墨烯。控制制备条件如溶液pH值、溶剂、溶液温度、搅拌速度和搅拌时间，可以制备不同氮含量（3.1～6.3wt.％）的氮掺杂石墨烯。该制备过程中使用机械法，对设备要求低，且不需要使用较高的温度，反应时间短，可以节约能源；制备过程中不需要加还原剂，对环境污染小。该制备方法流程简单，影响因素少，反应过程易控制，重现性好，可规模化生产，其制备技术极易推广应用。

【技术实现步骤摘要】
—种氮掺杂石墨烯的制备方法
本专利技术涉及纳米碳材料合成领域，尤其涉及。
技术介绍
石墨烯是一种由碳原子以Sp2杂化轨道组成六角型成蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料，具有突出的电、机械、热和光学等性能而引起大家的广泛关注。理论研究表明氮掺杂可以改变石墨烯的电子结构和化学活性，且会使得它具有η型半导体性质，从而极大地拓展石墨烯在光学、电学、磁学等领域的应用。且这理论研究已经被大量实验结果所证实。比如，由于吡啶氮和吡咯氮在石墨烯中的出现，使得氮掺杂石墨烯可作为氧还原反应(ORR)的催化活性中心，并且体现出比传统Pt/C催化剂还高的催化活性；而且氮掺杂石墨烯可以代替Pt用于生物传感器，染料敏化太阳能电池等领域。目前制备氮掺杂石墨烯的方法主要有化学气相沉积法(CVD)、弧光放电法、氮气等离子体法、高温热处理法和水热法。CVD法中要用到金属催化剂，它会污染产品，而且此方法不能批量生产氮掺杂石墨烯；弧光放电法和氮气等离子体法需要特殊且昂贵的设备，且反应条件苛刻；高温热处理法的能耗高；水热法需要用到还原剂肼，它是一种高毒性试剂，会对环境会产生污染。所以，开发一种简单易行、成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：对石墨原料进行氧化处理制备氧化石墨；步骤二：将所述氧化石墨溶于溶剂中，超声分散制备浓度为0.5～3mg/mL的氧化石墨烯溶液；步骤三：向所述氧化石墨烯溶液中滴加氨水，至溶液pH值为10～12；步骤四：将步骤三所得的氧化石墨烯溶液与氨水的混合溶液倒入反应容器，设置搅拌速度为15000～20000rpm，控制溶液温度为100～120℃，搅拌1～4h，即得到所述氮掺杂石墨烯，氮掺杂含量为3.1～6.3wt.％。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤一:对石墨原料进行氧化处理制备氧化石墨； 步骤二:将所述氧化石墨溶于溶剂中，超声分散制备浓度为0.5~3mg/mL的氧化石墨烯溶液； 步骤三:向所述氧化石墨烯溶液中滴加氨水，至溶液pH值为10~12 ; 步骤四:将步骤三所得的氧化石墨烯溶液与氨水的混合溶液倒入反应容器，设置搅拌速度为15000~20000rpm，控制溶液温度为100~120°C，搅拌I~4h，即得到所述氮掺杂石墨烯，氮掺杂含量为3.1~6.3wt.%。2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于:所述的石墨原料为纯度大于等于99.5%的天然鳞片石墨。3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于:所述的对石墨原料进行氧化处理包括如下步骤:将质量比为2:1:100~1:4:1000的石墨原料、硝酸钾和...

【专利技术属性】
技术研发人员：范乐庆，吴季怀，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：