[发明专利]吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯的合成方法及由该方法制得的吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯

说明书

本发明涉及氮掺杂石墨烯的合成技术领域，特别是涉及一种吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯的合成方法，包括如下步骤：根据比例将5mg氧化石墨烯加入到10mL二甲基甲酰胺中，超声30min得到均匀的0.5mg/mL氧化石墨烯分散液；将该10mL的0.5mg/mL氧化石墨烯分散液转移到25mL反应釜，在剧烈搅拌下，往其中加入2mL水、1mL正丁胺，得混合液；将上述盛有混合液的反应釜放置于烘箱中加热；加热完成后，将反应釜自然冷却到室温，产物离心洗涤；取4mL的无水乙醇和水的混合液加入到上述产物，并超声15min得到均匀的吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯分散液。本发明提供了一种温和、简便的吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯的制备方法以及性能良好的吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯。

技术领域

本发明涉及氮掺杂石墨烯的合成技术领域，特别是涉及一种吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯的合成方法及由该方法制得的吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯。

背景技术

石墨烯是一种二维超薄碳材料，具有大比表面积、良好导电性和高催化活性的优点，已经广泛应用于电子元件、催化、分析传感领域。对石墨烯进行异原子的掺杂，从而制得掺杂石墨烯，可以显著提高石墨烯的物理和化学性能。氮掺杂石墨烯是一种运用广泛的掺杂石墨烯，具有超高催化性能，目前被研究得最多。然而，目前制备氮掺杂石墨烯的方法反应条件苛刻，一般需要高温高压，反应在管式炉中进行，同时需要通入氨气，成本高，操作繁琐，不利于商业化生产。而且合成的氮掺杂石墨烯是以石墨氮、吡啶氮掺杂为主，以吡咯氮掺杂为主的氮掺杂石墨烯的合成很少。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种温和、简便的吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯的制备方法。

本发明还提供一种吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯，有力推动了石墨烯行业的发展，从而为电子元件、催化、分析传感领域提供了一种性能良好的二维材料。

本发明采用如下技术方案：

一种吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯的合成方法，包括如下步骤：

根据比例将5mg氧化石墨烯加入到10mL二甲基甲酰胺中，超声30min 得到均匀的0.5mg/mL氧化石墨烯分散液；

将该10mL的0.5mg/mL氧化石墨烯分散液转移到25mL反应釜，在剧烈搅拌下，往其中加入2mL水、1mL正丁胺，得混合液；

将上述盛有混合液的反应釜放置于烘箱中加热；

加热完成后，将反应釜自然冷却到室温，产物离心洗涤；

取4mL的无水乙醇和水的混合液加入到上述产物，并超声15min得到均匀的吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯分散液。

对上述技术方案的进一步改进为，在将该10mL的0.5mg/mL氧化石墨烯分散液转移到25mL反应釜，在剧烈搅拌下，往其中加入2mL水、1mL正丁胺，得混合液的步骤中，所述搅拌的时间为15min。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述将上述盛有混合液的反应釜放置于烘箱中加热的步骤中，所述加热的温度为220℃，所述加热的时间为10h。

对上述技术方案的进一步改进为，在加热完成后，将反应釜自然冷却到室温，产物离心洗涤的步骤中，所述洗涤的步骤为采用无水乙醇和水交替洗涤3 次。

对上述技术方案的进一步改进为，在取4mL的无水乙醇和水的混合液加入到上述产物，并超声15min得到均匀的吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯分散液的步骤中，所述无水乙醇和水的体积比为1：3。

一种采用上述的合成方法制得的吡咯氮主导的氮掺杂石墨烯。

本发明的有益效果为：