一种氮掺杂石墨烯‑金属氧化物纳米复合材料及其制备方法和应用与流程

文档序号:11837508阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种氮掺杂石墨烯-金属氧化物纳米复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下具体步骤:

S1.将氧化石墨烯或部分还原的石墨烯与富氮物质在80~200℃条件下反应0.5~48h,自然冷却后将反应所得到的产物进行抽滤、用去离子水洗涤、烘干,制得氮掺杂的石墨烯;

S2.将S1中所得氮掺杂石墨烯在浓度为0.002~1.0mol/L的金属盐/有机溶液中超声分散,然后滴加去离子水,使金属盐与去离子水的用量比为1.0×10-5~1.0×10-2:1mol/mL,得到金属盐和氮掺杂石墨烯混合的均匀分散液;

S3.将S2中的分散液转移至反应釜中,温度控制在80~240℃范围,保温时间控制在0.1~72h之间,进行溶剂热反应,待其自然冷却,得到溶剂热反应后的产物;

S4.将S3中所得的产物进行抽滤、洗涤、烘干,最终得到氮掺杂石墨烯-金属氧化物纳米复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中的氧化石墨烯是采用改进的Hummers法制备所得,所述部分还原的石墨烯是氧化石墨烯经过化学或热处理部分还原所得,所述富氮物质为三聚氰胺、单氰胺、尿素、丙酮肟、苯胺、对苯二胺的一种或任意两种。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述氮掺杂的石墨烯中氮元素的质量百分比为10~30%。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S2中所述的金属盐为锡盐、铁盐、钴盐、钛盐或锗盐中的一种;

其中,所述的锡盐为氯化亚锡、四氯化锡、硝酸锡、硝酸亚锡、醋酸锡、醋酸亚锡的一种或任意两种;

所述的铁盐为氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硝酸铁、醋酸铁的一种或任意两种;

所述的钴盐为硫酸钴、氯化钴、硝酸钴、醋酸钴的一种或任意两种;

所述的钛盐为四氯化钛、硫酸钛、钛酸丁酯、溴化钛、碘化钛的一种或任意两种;

所述的锗盐为四氯化锗、四乙基锗的一种或任意两种。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S2中所述有机溶剂为四氯化碳、二硫化碳、乙醇、丙酮、乙二醇、异丙醇、N,N-二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或任意两种。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S2中所述的金属盐与氮掺杂石墨烯的用量比为0.001~0.2:1mol/g;所述金属盐与去离子水的比为1.0×10-5~1.0×10-2:1mol/mL。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S4中所述洗涤的溶剂为乙醇、丙酮、去离子水中的一种或者任意两种;所述烘干的温度为60~100℃。

8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S4中所述的金属氧化物的粒径为1.0~5.0nm。

9.一种由权利要求1-8任一项所述方法制备的氮掺杂石墨烯-金属氧化物纳米复合材料。

10.权利要求9所述的氮掺杂石墨烯-金属氧化物纳米复合材料在锂离子电池和超级电容器领域中的应用。

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