[发明专利]氮掺杂石墨烯及其制备方法

权利要求书

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：

使用石墨制备氧化石墨；

按照质量体积比为0.5mg~1mg:1ml，将所述氧化石墨加入到去离子水中，超声处理1小时~3小时，然后加入苯胺超声混合，得到悬浮液；于温度为0℃~10℃的条件下，向所述悬浮液中加入盐酸直至所述悬浮液的pH值为3~5，接着加入过氧化苯甲酰，搅拌进行聚合反应12小时~20小时后，经过滤、清洗及干燥，得到氧化石墨烯-聚苯胺混合物；其中，所述苯胺与所述氧化石墨的质量比为0.5:1~1:0.4；所述过氧化苯甲酰与所述苯胺的质量比为0.005:0.5~0.001:0.4；及

在无氧气氛中，将所述氧化石墨烯-聚苯胺混合物加热至750℃~1000℃保温反应0.5小时~2小时，经冷却，得到氮掺杂石墨烯。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于，使用所述石墨制备所述氧化石墨的步骤包括：

按照质量体积比为0.5克~1.5克:110ml~120ml，将所述石墨加入到由浓硫酸与浓硝酸组成的混合液中，并置于冰水混合浴中搅拌混合，形成混合溶液；及

按照所述石墨与高锰酸钾的质量比为0.5~1.5:3~12，将所述高锰酸钾加入到所述混合溶液中，搅拌0.5小时~3小时进行插层反应，接着加热至25℃~45℃保温反应10分钟~40分钟，然后加入去离子水，再加热至60℃~95℃保温反应10分钟~40分钟，得到反应液，在所述反应液中加入过氧化氢，经抽滤，并依次使用稀盐酸和去离子水洗涤，再经干燥，得到氧化石墨；其中，所述高锰酸钾与加入的所述去离子水的质量体积比为1g:15ml~50ml；且加入的所述过氧化氢与所述高锰酸钾的质量比为0.352~1.407:1。

3.根据权利要求1所述的氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于，加入所述苯胺超声混合的时间为0.5小时~2小时。

4.根据权利要求1所述的氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于，所述聚合反应得到的反应液经过滤后的清洗步骤为：将所述聚合反应的反应液经过滤后得到的滤渣使用去离子水洗涤。

5.根据权利要求1所述的氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于，所述聚合反应得到的反应液经过滤及清洗后的干燥条件为：40℃~80℃真空干燥8小时~16小时。

6.根据权利要求1所述的氮掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于，将所述氧化石墨烯-聚苯胺混合物加热时的升温速率为2℃/分钟~10℃/分钟。

7.一种按照权利要求1所述的氮掺杂石墨烯的制备方法制备的氮掺杂石墨烯，其特征在于，所述氮掺杂石墨烯中氮的质量百分含量为3.4%~7.8%。