[发明专利]一种离子束制备氮掺杂石墨烯的方法

权利要求书

1.一种离子束制备氮掺杂石墨烯的方法，其特征在于，具体制备过程如下所示：

(1)氧化石墨烯的制备

使用冰浴搅拌石墨与浓硫酸的混合物，将二者进行充分混合后加入高锰酸钾再次进行冰浴搅拌，待到充分搅拌后将再次进行水浴搅拌；水浴搅拌进行一段时间之后向其中加入双氧水再次进行充分搅拌，待到进行充分搅拌之后加入一定量的去离子水与盐酸，并对样品进行离心处理，反复多次得到氧化石墨；最后将氧化石墨放入超声仪器中进行超声处理，最终制备出氧化石墨烯；

(2)离子束技术处理氧化石墨烯制备氮掺杂石墨烯

使用聚偏氟乙烯将步骤(1)制备的氧化石墨烯进行胶凝处理，使用刷子蘸取适量样品均匀涂抹于直径为2-4cm的不锈钢样品台上，且保证涂覆样品厚度为10-50um，启动离子束设备，对设备进行抽真空，然后在真空室中注入NH3，达到一定的真空度后进行N+离子的辐照，辐照后将产物溶于DMF有机溶剂中，并进行超声分散，分散均匀后在1100rpm转速下离心15min，取上清液在60℃真空干燥箱中烘干12h，最终获得氮掺杂石墨烯。

2.根据权利要求1所述的一种离子束制备氮掺杂石墨烯的方法，其特征在于，所述的N+离子辐照的工艺参数：N+辐照能量为10keV-50keV，辐照靶室真空度为2.2×10-2Pa-5.0×10-2Pa，处理时间为15min-50min。

3.根据权利要求1或2所述的一种离子束制备氮掺杂石墨烯的方法，其特征在于，所述的氮掺杂石墨烯用于扣式锂电池制备，具体按照以下步骤进行：

(1)将铜片制成直径为1-3cm的圆形片；

将氮掺杂石墨烯与超导石墨、粘结剂按照质量比8:1:1混合，制成浆料后涂敷在铜片上，烘干后压制成电极片；

(2)电解液以体积比1:1:1的EC(碳酸乙烯酯)、EDC(碳酸二乙酯)和EMC(碳酸甲乙酯)为溶剂，浓度为1.0-2.0M的LiPF6为溶质，以金属锂片作为正极，多孔聚丙烯薄膜作为隔膜，步骤(2)中的电极片作为负极，在真空条件下组装成扣式锂电池。

4.根据权利要求3中所述的一种离子束制备氮掺杂石墨烯的方法，其特征在于，所述制造扣式锂电池中使用的超导石墨可用富勒烯、碳纳米管中任意一种来代替。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种离子束制备氮掺杂石墨烯的方法，其特征在于，所述氮掺杂石墨烯还可以应用于超级电容器，电化学催化以及离子吸附剂等领域。