[发明专利]掺杂石墨烯材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种掺杂石墨烯材料，其特征在于，其组成包括金属原子和石墨烯，所述金属原子在所述掺杂石墨烯材料中的质量百分比大于0％且不大于20％；

其中，所述金属原子以原子级别的化学替代掺杂至石墨烯中，所述金属原子为过渡金属原子。

2.如权利要求1所述的掺杂石墨烯材料，其特征在于，所述金属原子为铜原子、铁原子、锌原子、钴原子和镍原子中的至少一种。

3.如权利要求1所述的掺杂石墨烯材料，其特征在于，所述掺杂石墨烯材料的厚度为1μm～30μm。

4.如权利要求1～3任一项所述的掺杂石墨烯材料，其特征在于，所述石墨烯为单层石墨烯或层数为2～10的少层石墨烯。

5.一种如权利要求1～4任一项所述的掺杂石墨烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10：将第一份石墨烯与第一溶剂通过超声或细胞粉碎的方法混合均匀，抽滤成膜，滤去液体，制备第一分散原料；

S20：将金属盐与第二溶剂混合后，在所述第一分散原料薄膜的基础上进行抽滤，滤去液体，制备第二分散原料；

S30：将第二份石墨烯与第三溶剂混合后，在所述第二分散原料的基础上进行抽滤，滤去液体，制备第三分散原料；

S40：对所述第三分散原料进行热处理。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤S10～步骤S30中，抽滤为真空抽滤。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤S10～步骤S30中，所述第一溶剂、所述第二溶剂以及所述第三溶剂各自独立地选自水和乙醇中的至少一种。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤S40中，从室温以1℃/min～20℃/min的升温速率至热处理的温度，热处理的温度为500℃～900℃，热处理的时间为15min～60min。

9.如权利要求5～8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一份石墨烯中碳原子、所述金属盐中金属原子以及所述第二份石墨烯中碳原子的质量比为(1～100):1:(1～100)。

10.如权利要求1～4任一项所述的掺杂石墨烯材料作为电池电极中的应用。