[发明专利]基于自支撑氟氮掺杂石墨烯薄膜的钠电池

权利要求书

1.一种基于自支撑氟氮掺杂石墨烯薄膜的钠电池，其特征在于，钠为负极，自支撑氟氮掺杂石墨烯薄膜为正极，碳酸亚乙酯/碳酸二甲酯的高氯酸钠溶液为电解质溶液，其中碳酸亚乙酯和碳酸二甲酯的体积比为1:1，高氯酸钠的浓度为1mol/L；自支撑氟氮掺杂石墨烯薄膜中，氮元素的掺杂量平均可达2—9.5％，氟元素的掺杂量平均可达1—2％，并按照下述步骤进行制备：

步骤1，将均匀分散有氧化石墨烯的去离子水均匀设置在基底上，形成液膜，在空气气氛中50—80摄氏度下干燥，得到氧化石墨烯薄膜；

步骤2，将氧化石墨烯薄膜浸入到由乙腈和氢氟酸所组成的混合液中，密闭加热至90—180摄氏度，不含90摄氏度和180摄氏度两个端点，保温24—48小时，以实现氟氮元素对氧化石墨烯薄膜的掺杂；由乙腈和氢氟酸所组成的混合液中，氢氟酸为质量百分数为40—50％氢氟酸的水溶液，乙腈和氢氟酸的体积比为(20—30)：(1—5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于自支撑氟氮掺杂石墨烯薄膜的钠电池，其特征在于，在步骤1中，干燥时间为20—24小时。

3.根据权利要求1所述的一种基于自支撑氟氮掺杂石墨烯薄膜的钠电池，其特征在于，在步骤1中，将氧化石墨烯超声振荡分散在去离子水中，得到2—10mg/mL的氧化石墨烯水溶液(即氧化石墨烯溶解形成棕色溶液)。

4.根据权利要求1所述的一种基于自支撑氟氮掺杂石墨烯薄膜的钠电池，其特征在于，在步骤2中，密闭加热至100—150摄氏度，保温24—36小时。

5.根据权利要求1所述的一种基于自支撑氟氮掺杂石墨烯薄膜的钠电池，其特征在于，在步骤2中，乙腈和氢氟酸的体积比为(20—25)：(1—3)。

6.根据权利要求1所述的一种基于自支撑氟氮掺杂石墨烯薄膜的钠电池，其特征在于，自支撑氟氮掺杂石墨烯薄膜的掺杂程度和机械性能通过水热温度来进行调节。

7.根据权利要求1所述的一种基于自支撑氟氮掺杂石墨烯薄膜的钠电池，其特征在于，氮元素的掺杂提高碳基电极的导电性和表面亲水性，氟元素的引入则形成了碳氟半离子键从而增加了电极上的活性位点和石墨烯的层间距。