[发明专利]一种氮掺杂石墨炔、制备方法及其用途

权利要求书

1.一种氮掺杂石墨炔，其特征在于，所述氮掺杂石墨炔具有在石墨炔骨架及边缘引入含氮官能团或者用氮原子取代石墨炔原有碳原子从而形成的大分子结构。

2.如权利要求1所述的氮掺杂石墨炔，其特征在于，所述氮掺杂石墨炔中氮原子的原子百分含量为1～50%，优选5～45%，进一步优选10～40%。

3.一种如权利要求1或2所述的氮掺杂石墨炔的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将石墨炔粉末在含氮混合气体中，在200～900℃加热10～500分钟后，自然冷却，即得氮掺杂石墨炔。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述加热温度为240～860℃，优选310～810℃；

优选地，所述加热时间为50～450分钟，优选100～400分钟。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述含氮混合气体为N₂或/和惰性气体与NO、NO₂、NH₃或N₂H₄中的任意一种或者至少两种的组合形成的混合气体，所述NO、NO₂、NH₃或N₂H₄中的任意一种或者至少两种的组合占含氮混合气体的体积百分含量为1～70%，优选5～20%；

优选地，所述含氮混合气体为N₂和惰性气体形成的混合气体，所述N₂占含氮混合气体的体积百分含量为1～70%，优选5～20%；

优选地，所述惰性气体为He、Ne、Ar、Kr、Xe或Rn中的任意一种或者至少两种的组合。

6.一种氮掺杂石墨炔复合材料，所述复合材料包括如权利要求1或2所述的氮掺杂石墨炔及负载在氮掺杂石墨炔上的金属纳米粒子或/和半导体纳米粒子。

7.如权利要求6所述的复合材料，其特征在于，所述金属纳米粒子选自四氧化三铁、氧化亚铁、金、银、铂或钯中的任意一种或者至少两种的混合物；

优选地，所述半导体纳米粒子选自氧化钴、四氧化三钴或氧化铁中的任意一种或者至少两种的混合物；

优选地，所述金属纳米粒子和半导体纳米粒子的粒径均独立地为1～500nm，优选1～50nm；

优选地，所述金属纳米粒子或/和半导体纳米粒子的负载量为1～70%，优选为1～50%，进一步优选为1～30%。

8.一种如权利要求6或7所述的氮掺杂石墨炔复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将金属纳米粒子或/和半导体纳米粒子的水分散液和氮掺杂石墨炔混合均匀，即得到氮掺杂石墨炔复合材料。

9.一种如权利要求1或2所述的氮掺杂石墨炔的用途，其特征在于，所述氮掺杂石墨炔用于氧还原催化剂材料。

10.一种如权利要求6或7所述的氮掺杂石墨炔复合材料的用途，其特征在于，所述氮掺杂石墨炔复合材料用于氧还原催化剂材料。