[发明专利]氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料，其特征在于所述复合材料由基体材料氮掺杂石墨烯、铁酸锌及聚苯胺组成，其中，氮掺杂石墨烯与铁酸锌与聚苯胺的质量比为1:1:1～1:10:5.5，所述的基体材料氮掺杂石墨烯中氮元素的含量为1～2%。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料，其特征在于所述复合材料通过以下步骤制备：

第一步：将氧化石墨在混合溶剂中进行超声分散得到分散均匀的氧化石墨烯溶液；

第二步：将硝酸铁和硝酸锌加入到上述溶液中，并搅拌致其完全溶解；

第三步：将尿素加入到第三步所得到混合体系中，再次搅拌，使其分散均匀，其中，尿素与氧化石墨的质量比为100:1～200:1；

第四步：将上述混合均匀的混合溶液转移至水热釜中，在120～200℃下进行水热反应；

第五步：将所得到的产物进行离心分离，并多次用去离子水洗涤，得到氮掺杂石墨烯/铁酸锌纳米复合材料，并将其重新分散在混合溶剂中；

第六步：在冰浴条件下，将苯胺单体加入到上述分散好的溶液中，并持续搅拌苯胺单体与氮掺杂石墨烯/铁酸锌充分混合；

第七步：将掺杂酸和引发剂加入到上述混匀的混合液中，于冰浴条件下反应一段时间；

第八步：将所得到的产物离心分离，洗涤，干燥后得到氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料。

3.一种氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步：将氧化石墨在混合溶剂中进行超声分散得到分散均匀的氧化石墨烯溶液；

第二步：将硝酸铁和硝酸锌加入到上述溶液中，并搅拌致其完全溶解；

第三步：将尿素加入到第三步所得到混合体系中，再次搅拌，使其分散均匀，其中尿素与氧化石墨的质量比为100:1～200:1；

第四步：将上述混合均匀的混合溶液转移至水热釜中，在120～200℃下进行水热反应；

第五步：将所得到的产物进行离心分离，并多次用去离子水洗涤，得到氮掺杂石墨烯/铁酸锌纳米复合材料，并将其重新分散在混合溶剂中；

第六步：在冰浴条件下，将苯胺单体加入到上述分散好的溶液中，并持续搅拌苯胺单体与氮掺杂石墨烯/铁酸锌充分混合；

第七步：将掺杂酸和引发剂加入到上述混匀的混合液中，于冰浴条件下反应一段时间；

第八步：将所得到的产物离心分离，洗涤，干燥后得到氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料。

4.根据权利要求3所述的氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的混合溶剂为无水乙醇与去离子水体积比为1:1，超声分散时间为2～4h。

5.根据权利要求3所述的氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的氧化石墨与铁酸锌的质量比为1:1～1:10，硝酸铁和硝酸锌的摩尔比为2:1，搅拌分散时间为10～60min。

6.根据权利要求3所述的氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中所述的搅拌时间为30～90min。

7.根据权利要求3所述的氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤四中所述的反应时间为12～20h。

8.根据权利要求3所述的氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤五中所述的超声分散时间为2～4h。

9.根据权利要求3所述的氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤六中所述的氮掺杂石墨烯/铁酸锌与苯胺的质量比为2:1，搅拌时间为1～2h。

10.根据权利要求3所述的氮掺杂石墨烯/铁酸锌/聚苯胺纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤七中所述的掺杂酸为盐酸或硫酸，引发剂为过硫酸铵或者氯化铁，苯胺与掺杂酸与引发剂的摩尔比为1:1:1，冰浴反应时间为12～20h。