[发明专利]一种氮掺杂石墨烯催化膜的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种氮掺杂石墨烯催化膜，其特征在于，由基膜和氮掺杂石墨烯-纳米二氧化硅催化剂复合制备而成，其中，纳米二氧化硅起插层调控作用，通过静电吸附均匀分散在石墨烯的表面和层间；

所述氮掺杂石墨烯催化膜的制备方法包括以下步骤：

步骤1：将纳米二氧化硅浸泡于含氨基的硅烷偶联剂的醇类或酮类溶液中，通过表面接枝使其表面带有正电荷，然后干燥、研磨，并分散于水中；

步骤2：将氧化石墨烯分散液与纳米二氧化硅分散液混合、加热并搅拌均匀；

步骤3：将混合分散液置于内衬为聚四氟乙烯的容器中，再加入氨水，在高压、高温、匀速搅拌的条件下反应；然后冷却、洗涤，通过干燥去除所含水分，即得氮掺杂石墨烯-纳米二氧化硅催化剂；

步骤4：通过涂覆、抽滤、化学接枝、共混掺杂、静电纺丝或水热一步合成工艺将有机、无机基膜与步骤3制备的氮掺杂石墨烯-纳米二氧化硅催化剂结合，即得氮掺杂石墨烯催化膜。

2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯催化膜，其特征在于，所述步骤1中含氨基的硅烷偶联剂为Y-R-Si-X₃，其中R为烷基，X为甲氧基或乙氧基，Y为氨乙基、氨丙基或苯胺基。

3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯催化膜，其特征在于，所述步骤1中醇为乙醇，酮为丙酮。

4.根据权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯催化膜，其特征在于，所述步骤2中氧化石墨烯分散液与纳米二氧化硅分散液混合的质量比为1:4～3:1。

5.根据权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯催化膜，其特征在于，所述步骤2中加热温度为50～90℃。

6.根据权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯催化膜，其特征在于，所述步骤3中氨水的体积与总体积的比例为1:60～12:60。

7.根据权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯催化膜，其特征在于，所述步骤3中反应压强为5～10MPa，反应温度为120～190℃，反应时间为15～20h，匀速搅拌的转速为50～100r/min。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的氮掺杂石墨烯催化膜的应用，其特征在于，所述催化膜用于高效活化过硫酸盐。