[發明專利]一種氮摻雜碳納米片、其制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010645320.8
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111744523A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 趙青山;曹風亮;郭芳;吳明鉑;李欣鑫;武曉翠;吳文婷
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B32/15;C02F1/72;C02F101/38
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本發明公開了一種氮摻雜碳納米片、其制備方法及其應用，屬于材料制備技術領域。該制備方法包括以下步驟：將富含芳烴組分的石油基材料與含氮小分子混合分散于甲苯溶液中，60?90℃下將甲苯完全蒸除，經過研磨得到混合均勻的前驅體；將所述混合均勻的前驅體在氮氣氛圍下進行一次高溫碳化，得到二維g?C₃N₄模板插層的碳材料；將上述二維g?C₃N₄模板插層的碳材料進行充分研磨，在氮氣氛圍下進行二次高溫熱處理去除模板，得到氮摻雜碳納米片。本發明應用于水污染物降解方面，解決了現有氮摻雜碳納米片制備方法成本高、氮摻雜量低的問題，具有制備成本低、氮摻雜量高、碳材料薄、石墨化程度高、性能優異的特點。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，尤其涉及一種氮摻雜碳納米片、其制備方法及其應用。

背景技術

碳材料包括富勒烯、碳納米管、碳纖維、石墨烯、碳納米片、多孔碳等，其中，碳納米片作為新型的二維碳基材料，受到越來越多的關注。碳納米片在結構上是具有大量石墨烯層狀結構的非支撐二維層狀碳納米材料，其結構介于石墨烯和石墨之間，同時具有石墨烯和石墨的出色性能。因此，碳納米片在吸附、催化劑、電磁波吸收材料、藥物控釋、超級電容器等領域具有廣泛的應用前景。然而，單一的碳材料化學活性低，分散性和離子親和性差等一系列的缺陷限制了其發展應用。

中國專利CN201911029256.4公開了一種氮摻雜碳納米片的制備方法，包括如下步驟：提供有機酸和有機伯胺，所述有機酸含有羧基；將所述有機酸和有機伯胺溶于溶劑中進行加熱處理，然后烘干得到前驅體；將所述前驅體進行煅燒碳化，得到氮摻雜碳納米片。然而，該制備方法具有原料成本高、氮摻雜量低的問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足之處，本發明所要解決的技術問題是克服現有氮摻雜碳納米片制備方法成本高、氮摻雜量低的問題，提出一種具有制備成本低、氮摻雜量高、碳材料薄、石墨化程度高、性能優異的一種氮摻雜碳納米片、其制備方法及其應用。

為解決所述技術問題，本發明采用的技術方案為：

本發明一方面提供了一種氮摻雜碳納米片的制備方法，包括以下步驟：將富含芳烴組分的石油基材料與含氮小分子混合分散于甲苯溶液中，60-90℃下將甲苯完全蒸除，經過研磨得到混合均勻的前驅體；將所述混合均勻的前驅體在氮氣氛圍下進行一次高溫碳化，得到二維g-C₃N₄模板插層的碳材料；對上述二維g-C₃N₄模板插層的碳材料進行充分研磨，在氮氣氛圍下進行二次高溫熱處理去除模板，得到氮摻雜碳納米片。

優選的，所述富含芳烴組分的石油基材料為催化裂化油漿、減壓渣油或瀝青中的任意一種，所述富含芳烴組分的石油基材料的芳烴含量不低于30％。

優選的，所述富含芳烴組分的石油基材料為催化裂化油漿。

優選的，所述富含芳烴組分的石油基材料與含氮小分子的質量比為1：(2-10)。

優選的，將所述混合均勻的前驅體在氮氣氛圍下進行一次高溫碳化的反應條件為：升溫速率為0.5-3℃/min，碳化溫度為500-600℃，碳化時間為1-6h。

優選的，所述對上述二維g-C₃N₄模板插層的碳材料進行二次高溫熱處理的反應條件為：升溫速率為2-10℃/min，碳化溫度為700-1000℃，碳化時間為1-6h。

優選的，所述碳化溫度為800℃。

優選的，所述含氮小分子包括氰胺、二氰二胺、三聚氰胺、三聚氰酸、尿素、鹽酸胍或烏洛托品中的至少一種。

本發明另一方面還提供了以上任一技術方案所述的氮摻雜碳納米片的制備方法制備得到的氮摻雜碳納米片。