氮掺杂石墨烯的生物质辅助制备方法及应用与流程

文档序号:11122534阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种氮掺杂石墨烯的生物质辅助制备方法,其特征在于,将氧化石墨烯粉末超声分散后加入生物质原料粉末,继续超声分散后加入氮源物质,再次超声分散得到氧化石墨烯-生物质-氮源物质混合物溶液,干燥后经炭化工艺、洗涤、球磨工艺制得氮掺杂石墨烯。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂石墨烯的生物质辅助制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)原料的混合和前驱体的制备:分别称取一定量的氧化石墨烯粉末和生物质原料粉末,首先将氧化石墨烯粉末充分研磨后加入到分散介质中,超声分散一定时间后再加入生物质原料粉末,继续超声分散为均匀溶液,使生物质原料分子充分吸附在氧化石墨烯片层表面,而后加入氮源物质,再次超声均匀分散后得到氧化石墨烯-生物质-氮源物质混合物溶液,将该溶液真空干燥或冷冻干燥至恒重,得含氮前驱体混合物粉末;

(2)炭化工艺:将步骤(1)中的含氮前驱体混合物粉末置于反应器中,并通入惰性气体,接着以0.5~10℃/min的升温速率升温至500~1100℃,在常压下炭化0.5~5小时后,自然降至室温,得到炭化产物;

(3)洗涤、球磨:将步骤(2)中所得炭化产物用大量去离子水洗涤,而后把所得产物放入球磨机中进行球磨处理,以1~600转/min的转速球磨0.5~48小时,干燥后即得氮掺杂石墨烯电极材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的生物质原料包括茶皂素、碱木素、酶解木质素、木质素磺酸盐、纤维素、纤维素钠、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、羧甲基纤维素、海藻酸、海藻酸钠或明胶中的一种或者多种。

4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的分散介质包括去离子水、氨水水溶液、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、含水甲醇、含水乙醇或者冰醋酸中的一种或者多种。

5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的氮源物质包括三聚氰胺、二氰二胺、氨水、氨基酸、壳聚糖、尿素、聚苯胺及其衍生物或聚吡咯中的一种或者多种。

6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中生物质原料与氧化石墨烯的质量比为1:200~1:2;氮源物质与氧化石墨烯的质量比为200:1~50:1。

7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中生物质原料与氧化石墨烯的质量比为1:10~1:4;氮源物质与氧化石墨烯的质量比为50:1~100:1。

8.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中升温速率为0.5~10℃/min,升温至600~1000℃,炭化时间为0.5~5小时。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的制备方法得到的氮掺杂石墨烯。

10.一种如权利要求9所述的氮掺杂石墨烯在制备超级电容器电极材料中的应用。

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