[发明专利]一种活化二维氮掺杂类石墨烯的方法

说明书

本发明公开了一种活化二维氮掺杂类石墨烯的方法，包括以下步骤：(1)氮掺杂类石墨烯合成：将三聚氰胺、氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮混合后煅烧，得到黑色固体材料，即为氮掺杂类石墨烯；(2)合成工艺：向所述氮掺杂类石墨烯中加入硫酸镁进行混合，将混合材料置于马弗炉中进行煅烧，得到黑白相间的材料；(3)洗涤：将黑白相间的材料置于含有蒸馏水的烧杯中浸泡、抽滤，得到黑色固体材料，即可。本发明提供的活化二维氮掺杂类石墨烯的方法，整个处理过程具有绿色，经济、高效的优点，解决了常见的活化方法低效、高耗能、环境污染的缺点。

技术领域

本发明涉及化学材料制备技术领域，更具体的说是涉及一种活化二维氮掺杂类石墨烯的方法。

背景技术

现有技术中处理活化二维碳材料主要采用物理方法和化学方法。物理法主要是采用水蒸气或者二氧化碳作为物理活化剂，但是采用物理法活化二维碳材料存在活化效率低，活化温度过高的现象，因此在实际应用过程中处理成本过高；而化学法主要是利用KOH作为化学活化剂，尽管可以显著提高材料的比表面积，进而提高材料的相关性能，但是这个过程不仅需要高温(大于800℃)，并且强碱不符合现阶段绿色生产的政策，此外KOH活化还会降低杂原子掺杂含量，不利于材料性能的进一步提升。

因此，如何提供一种高效且绿色经济的二维碳材料的活化方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种活化二维氮掺杂类石墨烯的方法，整个处理过程具有绿色，经济、高效的优点，解决了常见的活化方法低效、高耗能、环境污染的缺点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种活化二维氮掺杂类石墨烯的方法，包括以下步骤

(1)氮掺杂类石墨烯合成：将三聚氰胺、氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮混合后煅烧，得到黑色固体材料，即为氮掺杂类石墨烯；

(2)合成工艺：向所述氮掺杂类石墨烯中加入硫酸镁进行混合，将混合材料置于马弗炉中进行煅烧，得到黑白相间的材料；

含水合物的镁离子首先会吸附在含亲水基团的碳材料表面，随着温度升高，硫酸镁中的水逐渐蒸发形成水蒸气，水蒸气会渗入到二维材料的层间，因此有利于硫酸镁在层间的质量传递，随着温度进一步升高，硫酸镁的结合水逐渐减少，引起在层间的硫酸镁颗粒团聚长大，将材料的层间距扩大，避免了二维材料的重新堆叠。

(3)洗涤：将黑白相间的材料置于含有蒸馏水的烧杯中浸泡、抽滤，得到黑色固体材料，即可。

由本发明上述方法制备得到的活化材料的比表面积最大可达到1050m²/g，形貌均一，呈现三维类珊瑚孔结构。

优选的，在上述一种活化二维氮掺杂类石墨烯的方法中，步骤(1)中三聚氰胺、氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:1:1。

优选的，在上述一种活化二维氮掺杂类石墨烯的方法中，步骤(1)中所述煅烧温度为950℃，煅烧时间为4h。

优选的，在上述一种活化二维氮掺杂类石墨烯的方法中，步骤(2)中所述氮掺杂类石墨烯与硫酸镁的质量比为(1-2)：(2-1)。

优选的，在上述一种活化二维氮掺杂类石墨烯的方法中，步骤(2)中所述氮掺杂类石墨烯与硫酸镁的质量比为1：1。

优选的，在上述一种活化二维氮掺杂类石墨烯的方法中，步骤(2)中所述煅烧温度为600℃，煅烧时间为1h。

优选的，在上述一种活化二维氮掺杂类石墨烯的方法中，步骤(3)中所述浸泡时间为30-240min，以去除吸附在材料上的硫酸镁。

优选的，在上述一种活化二维氮掺杂类石墨烯的方法中，步骤(1)和步骤(2)所述煅烧过程均是在空气气氛中进行。