[發明專利]一種氮化鐵/氮摻雜還原氧化石墨復合體的制備方法

有效

• 申請號: 201510377211.1
• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN105036095B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 任志宇;孔令俊;劉博文;杜世超;付宏剛
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: C01B21/06
• 分類號: C01B21/06;C01B32/184;B82Y30/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 牟永林

1.一種氮化鐵/氮摻雜還原氧化石墨復合體的制備方法，其特征在于氮化鐵/氮摻雜還原氧化石墨復合體的制備方法是按以下步驟完成的：

一、配置氧化石墨/無機鐵鹽混合液：將氧化石墨加入去離子水中，配置成濃度為3.0mg/mL～5.0mg/mL的氧化石墨/水混合液，然后在溫度為25℃和攪拌速度為100r/min～1000r/min的條件下向濃度為3.0mg/mL～5.0mg/mL的氧化石墨/水混合液中加入無機鐵鹽，攪拌混勻后得到氧化石墨/無機鐵鹽混合液；步驟一中所述的氧化石墨是采用Hummers方法制備的；步驟一中所述的氧化石墨/無機鐵鹽混合液中無機鐵鹽的濃度為1.0mmol/L～10.0mmol/L；

二、配置有機胺/醇溶液：將有機胺加入到醇中，混合均勻得到有機胺/醇溶液；

三、混合：在溫度為25℃和攪拌速度為100r/min～1000r/min的條件下以滴加速度為0.3mL/s～0.6mL/s將氧化石墨/無機鐵鹽混合液滴加到有機胺/醇溶液中，并繼續在溫度為25℃和攪拌速度為100r/min～1000r/min的條件下攪拌30min～60min，得到含有鐵離子的有機胺配合物和氧化石墨的渾濁液；步驟三中所述的氧化石墨/無機鐵鹽混合液中無機鐵鹽與有機胺/醇溶液中有機胺的摩爾比為1:(3～10)；步驟三中所述的氧化石墨/無機鐵鹽混合液中去離子水與有機胺/醇溶液中醇的體積比為(6～15):1；

四、制備鐵基團簇/還原氧化石墨烯前驅材料：將含有鐵離子的有機胺配合物和氧化石墨的渾濁液轉移至高壓反應釜中，在溫度為140～200℃下溶劑熱反應6h～15h，然后冷卻至溫度為25℃，得到反應物，將反應物進行分離，得到固體反應物，以乙醇作為洗滌劑對固體反應物進行洗滌，洗滌3～5次，得到洗滌后固體反應物，將洗滌后固體反應物置于烘箱中，在溫度為40～60℃下干燥2h～4h，得到鐵基團簇/還原氧化石墨烯前驅材料；

五、焙燒：將鐵基團簇/還原氧化石墨烯前驅材料置于管式爐中，在氨氣氣氛或氨氣/惰性氣體混合氣體氣氛下焙燒，得到氮化鐵/氮摻雜還原氧化石墨復合體。

2.根據權利要求1所述的一種氮化鐵/氮摻雜還原氧化石墨復合體的制備方法，其特征在于步驟一中所述的無機鐵鹽為硝酸鐵、氯化鐵或氯化亞鐵。

3.根據權利要求1所述的一種氮化鐵/氮摻雜還原氧化石墨復合體的制備方法，其特征在于步驟一中所述的氧化石墨/無機鐵鹽混合液中無機鐵鹽的濃度為1.0mmol/L～5.0mmol/L。

4.根據權利要求1所述的一種氮化鐵/氮摻雜還原氧化石墨復合體的制備方法，其特征在于步驟二中所述的有機胺為十二胺、十四胺、十六胺或十八胺；步驟二中所述的醇選自乙二醇、異丙醇、乙醇和丙三醇。

5.根據權利要求1所述的一種氮化鐵/氮摻雜還原氧化石墨復合體的制備方法，其特征在于步驟三中所述的氧化石墨/無機鐵鹽混合液中無機鐵鹽與有機胺/醇溶液中有機胺的摩爾比為1:(5～7)；步驟三中所述的氧化石墨/無機鐵鹽混合液中去離子水與有機胺/醇溶液中醇的體積比為(8～10):1。

6.根據權利要求1所述的一種氮化鐵/氮摻雜還原氧化石墨復合體的制備方法，其特征在于步驟四中將含有鐵離子的有機胺配合物和氧化石墨的渾濁液轉移至高壓反應釜中，在溫度為160～180℃下溶劑熱反應9h～12h，然后冷卻至溫度為25℃，得到反應物。

7.根據權利要求1所述的一種氮化鐵/氮摻雜還原氧化石墨復合體的制備方法，其特征在于步驟五中將鐵基團簇/還原氧化石墨烯前驅材料置于管式爐中，在氣體流量為20mL/min～100mL/min的氨氣氣氛下，以升溫速度為1℃/min～5℃/min從室溫升溫至500～1000℃,并在溫度為500～1000℃和氣體流量為20mL/min～100mL/min的氨氣氣氛下焙燒1h～4h，得到氮化鐵/氮摻雜還原氧化石墨復合體。

8.根據權利要求7所述的一種氮化鐵/氮摻雜還原氧化石墨復合體的制備方法，其特征在于步驟五中將鐵基團簇/還原氧化石墨烯前驅材料置于管式爐中，在氣體流量為20mL/min～60mL/min的氨氣氣氛下，以升溫速度為3℃/min從室溫升溫至600～800℃,并在溫度為600～800℃和氣體流量為20mL/min～60mL/min的氨氣氣氛下焙燒2h，得到氮化鐵/氮摻雜還原氧化石墨復合體。