[發明專利]一種硫氮共摻雜石墨烯的制備方法

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• 申請號: 201811245207.X
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN111086983A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 南通金慶美術圖案設計有限公司
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種硫氮共摻雜石墨烯的制備方法，步驟如下：將GO溶于去離子水，加入硫脲，磁力攪拌40?50min后，將所得溶液轉入聚四氟乙烯內襯的水熱反應釜中，在160?170℃下反應6?7h后自然冷卻至室溫，用去離子水反復抽濾后冷凍干燥，即得。該方法簡便、快捷、易操作，制備的硫氮共摻雜石墨烯形成了均勻的多孔結構，具有最大的比表面積和電導率，表現出良好的電化學性能和循環穩定性。

技術領域

本發明涉及一種硫氮共摻雜石墨烯的制備方法。

背景技術

近年來，石墨烯開啟了納米材料科學的新領域，并且在學術界引起了持續升溫的關注。石墨烯是由sp²雜化的碳原子排列組成的六元網狀結構，具有卓越的電學、光學和力學性能。然而石墨烯具有近似金屬的導體特征，能帶隙為零，這嚴重限制了石墨烯在電學器件上的應用。通過化學摻雜，在石墨烯晶格中引入其他原子來改變石墨烯的固有電學性質，可以拓寬其物理和化學性質，有效改善石墨烯器件的電學性能。實驗研究證明，石墨烯的p/n結擁有獨特的電學性能。通過選擇性摻雜，可以得到可控、性能高的p/n結，甚至是雙極性的材料。對于氮摻雜石墨烯，由于氮原子的電負性（χ=3.04）比碳原子（χ=2.55）高，氮摻入可以吸引相鄰碳原子的電子，使其顯電正性，從而改變石墨烯的電學性質，促使其轉變為n型半導體。而對于硫摻雜石墨烯，摻雜硫原子后可以有效改變其周圍碳原子的電荷密度和自旋密度分布，造成獨特的電子結構，提高石墨烯的電子性能和化學活性，可以將其改變為較小帶寬的半導體，使其擁有比本征石墨烯更好的金屬性質。因此，硫氮共摻雜石墨烯可能成為制備電極材料更好的選擇。

時至今日，大多數人都將注意力集中在氮摻雜碳材料。通過高溫煅燒富氮聚合物、化學氣相沉積、微波氣相和燃燒合成等方式實現氮原子摻雜。單種原子摻雜的氮摻雜碳納米管和C₃N₄都已被廣泛研究，并在堿性條件下有較好的電學性能。摻雜兩種不同的雜原子到碳材料中形成二元共摻雜碳材料成為了當下研究的一種重要方法。實現摻雜后，理論上材料可以兼具兩種材料的優勢。正是基于這個觀點，有研究者制備了B/N共摻雜碳納米管，材料顯示出了優異的氧還原催化活性，具有長時間的穩定性。除了B/N共摻雜，P/N、Cl/N和S/N等共摻雜碳材料也被投入到新一輪的研究，但是目前仍存在制備條件復雜、摻雜量低、性能無明顯提高等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硫氮共摻雜石墨烯的制備方法。

本發明通過下面技術方案實現：

一種硫氮共摻雜石墨烯的制備方法，包括如下步驟：將5-15份GO溶于70-80份去離子水，加入30-40份硫脲，磁力攪拌40-50min后，將所得溶液轉入聚四氟乙烯內襯的水熱反應釜中，在160-170℃下反應6-7h后自然冷卻至室溫，用去離子水反復抽濾后冷凍干燥，即得；各原料均為重量份。

優選地，所述的制備方法中，磁力攪拌45min。

優選地，所述的制備方法中，在165℃下反應6.5h。

本發明技術效果：

該方法簡便、快捷、易操作，制備的硫氮共摻雜石墨烯形成了均勻的多孔結構，具有最大的比表面積和電導率，表現出良好的電化學性能和循環穩定性。

具體實施方式

下面結合實施例具體介紹本發明的實質性內容。

實施例1

一種硫氮共摻雜石墨烯的制備方法，包括如下步驟：將10份GO溶于75份去離子水，加入35份硫脲，磁力攪拌45min后，將所得溶液轉入聚四氟乙烯內襯的水熱反應釜中，在165℃下反應6.5h后自然冷卻至室溫，用去離子水反復抽濾后冷凍干燥，即得；各原料均為重量份。

實施例2