[发明专利]一种含氮半导体石墨及其制备方法

说明书

本发明属于含氮半导体石墨制备技术领域，尤其是一种含氮半导体石墨及其制备方法，针对现有技术石墨的制备方式复杂，不具有含氮半导体石墨，且现有的石墨导电性能受到材质不能的局限，导电性能差的问题，现提出如下方案，其包括包括以下成分：氮源10‑20份，石墨40‑50份，镍包碳纤维炭黑2‑4份、金属粉2‑6份、金属纤维3‑6份、碳纤维3‑7份，磷铜粉2‑4份，粘稠剂5‑10份，分散剂3‑6份，防腐剂2‑5份，氮源包括氮气、氮化硅、氮化镁、氮化钙、氮化碳，镍包碳纤维炭黑、金属粉、金属纤维、碳纤维和磷铜粉均具有导电性。本发明制备操作方便，可以制备含氮半导体石墨，可以提高石墨导电性能。

技术领域

本发明涉及含氮半导体石墨制备技术领域，尤其涉及一种含氮半导体石墨及其制备方法。

背景技术

石墨是由石墨烯片层按照AB、ABC或AA进行层层堆叠构成的，单层的石墨烯是构成各种sp2杂化碳材料的基本单元，得到稳定存在的石墨烯结构是材料学家与物理学家的梦想，理想的二维材料对于材料与物理的发展是极大的推进。在石墨烯的能带结构中，其导带与价带直接接触，呈倒圆锥形，其带隙为零，无法实现电流电压等有效控制，大大制约了石墨烯在逻辑电路等电子器件上的广泛应用。因而，打开带隙成为推进石墨烯在电子学领域中广泛应用的最为重要的方法和手段。石墨烯的六元环结构使得其对称性高，带隙为零，因此破坏石墨烯的对称性可以有效实现对石墨烯带隙的打开。目前很多研究采用掺杂、打孔、石墨烯纳米带化、石墨烯电场调控等手段可以实现石墨烯带隙的打开。

石墨的制备方式复杂，不具有含氮半导体石墨，且现有的石墨导电性能受到材质不能的局限，导电性能差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术石墨的制备方式复杂，不具有含氮半导体石墨，且现有的石墨导电性能受到材质不能的局限，导电性能差的缺点，而提出的一种含氮半导体石墨及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种含氮半导体石墨，包括以下成分：氮源10-20份，石墨40-50份，镍包碳纤维炭黑2-4份、金属粉2-6份、金属纤维3-6份、碳纤维3-7份，磷铜粉2-4份，粘稠剂5-10份，分散剂3-6份，防腐剂2-5份，氮源包括氮气、氮化硅、氮化镁、氮化钙、氮化碳，镍包碳纤维炭黑、金属粉、金属纤维、碳纤维和磷铜粉均具有导电性，混合后可以提高石墨的导电性能，同时金属纤维和碳纤维具有良好的韧性和延展性能，提高石墨的韧性，防腐剂可以提高石墨的防腐性能。

优选的，包括以下成分：氮源13-18份，石墨43-48份，镍包碳纤维炭黑3-4份、金属粉3-5份、金属纤维4-6份、碳纤维4-6份，磷铜粉3-4份，粘稠剂6-8份，分散剂4-6份，防腐剂3-5份，氮源包括氮气、氮化硅、氮化镁、氮化钙、氮化碳。

优选的，包括以下成分：氮源16份，石墨46份，镍包碳纤维炭黑3.5份、金属粉4份、金属纤维5份、碳纤维5份，磷铜粉3.5份，粘稠剂7份，分散剂5份，防腐剂3-5份，氮源包括氮气、氮化硅、氮化镁、氮化钙、氮化碳。

一种含氮半导体石墨的制备方法，包括以下步骤：

S1：将所有原料粉碎为粉末并筛选；

S2：将氮源，石墨，镍包碳纤维炭黑、金属粉、金属纤维、碳纤，磷铜粉，分散剂和防腐剂充分混合；

S3：对混合后的原料进行加热烘烤，将水分蒸发；

S4：再次对原料进行混合并间歇性加入粘稠剂搅拌；

S5：将搅拌均匀的胶体混合物导出压制成型并烘干，得到含氮半导体石墨板；

S6：将含氮半导体石墨板切割、加工成合适形状。

优选的，所述S1中使用粉碎机和研磨机配合对所有原料进行粉碎和研磨，并通过筛网进行筛选，得到原料粉体备用。