[发明专利]剑麻纤维基氮、硫共掺杂类石墨烯碳材料及制备方法

权利要求书

1.一种剑麻纤维基氮、硫共掺杂类石墨烯碳材料的制备方法，其特征在于剑麻纤维基氮、硫共掺杂类石墨烯碳材料宏观特征为黑色的固体粉末，微观结构特征为碳纳米片，片的厚度为2~6纳米，掺杂有氮、硫元素；

具体步骤为：

（1）将剑麻纤维用自来水洗去表面的杂质，再用去离子水洗两次，放入恒温鼓风烘箱，在80℃恒温条件下烘4个小时进行干燥；

（2）将步骤（1）所得的剑麻纤维用剪刀剪成20~30mm的小段，称取3~5g放入100mL水热反应釜的聚四氟乙烯内胆中，加入70mL浓度为1.5~2.5mol/L的强碱水溶液，套上钢制外壳拧紧后，放入恒温烘箱，在160℃下恒温加热14小时自然冷却后拿出，倒掉内胆中的棕色液体，取出内胆中的固体物质，用去离子水将固体物质洗至中性后，放入恒温鼓风烘箱中在60℃恒温条件下进行烘干处理12小时，获得干燥的白色絮状前驱体；

（3）称取4.5~7.5g固体强碱放入300mL的烧杯中，并加入150mL去离子水，待固体强碱溶解后，加入3g步骤（2）获得的干燥白色絮状前驱体，在150℃下恒温加热并搅拌15分钟后，放入恒温鼓风干燥箱中，在80℃恒温条件下进行烘干处理，水分蒸发完后，获得干燥的吸附有强碱的白色絮状前驱体；

（4）将步骤（3）获得的干燥的吸附有强碱的白色絮状前驱体放入氧化铝坩埚中，并放入管式气氛炉中在40~50mL/min流速的氮气保护下，以2~3℃/min的升温速率升温至400~500℃并保温3小时后，再以2~3℃/min的升温速率升温至800~850℃并保温1小时，自然冷却后取出，在玛瑙研钵研磨粉化后，用足量的浓度为3mol/L的盐酸洗涤1次，再用去离子水洗至中性，然后放入恒温鼓风烘箱中在60℃下进行烘干处理，即获得剑麻纤维基类石墨烯碳材料；

（5）配制50mL 浓度为15~25mg/mL的硫脲溶液放在烧杯中，加入0.05~0.2g步骤（4）获得的剑麻纤维基类石墨烯碳材料，用磁力搅拌器加热搅拌15分钟后，放入恒温鼓风干燥箱中，在80℃恒温条件下进行烘干处理，水分蒸发完后，获得干燥的吸附有硫脲的剑麻纤维基类石墨烯碳材料；

（6）将步骤（5）获得的干燥的吸附有硫脲的剑麻纤维基类石墨烯碳材料，放入氧化铝坩埚中，在40~50mL/min流速的氮气保护下，以2~3℃/min的升温速率升温至800~900℃并保温3小时，自然冷却后取出，即获得剑麻纤维基氮、硫共掺杂类石墨烯碳材料；

所述强碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡和氢氧化镁中的一种。