一种制备磷烯‑氮掺杂碳复合材料的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107140612A(43)申请公布日2017.09.08(21)申请号201710496954.X(22)申请日2017.06.26(71)申请人北京石油化工学院地址102600北京市大兴区黄村清源北路19号(72)发明人祖雷崔秀国连慧琴(74)专利代理机构北京凯特来知识产权代理有限公司11260代理人郑立明李闯(51)Int.Cl.C01B25/00(2006.01)C01B32/05(2017.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种制备磷烯-氮掺杂碳复合材料的方法(57)摘要本发明公开了一种制备磷烯-氮掺杂碳复合材料的方法，包括：将磷烯和含氮有机物一同置于溶液中均匀混合，从而得到分散均匀的悬浮液；向所述悬浮液中加入氧化性化合物，反应0.1～72h，然后对反应产物进行固液分离，并对固液分离得到的固体进行干燥，从而得到复合物前驱体；将所述复合物前驱体置于充有保护气体的高温炉中进行煅烧，煅烧温度为500～1100℃，保温时间为1～72h，然后降温至室温，从而制得磷烯-氮掺杂碳复合材料。本发明不仅具有良好的导电性、导热性、稳定性、柔性、赝电容性能和吸附性能，而且操作简单、对设备要求低、产品质量好、产率高，产品可广泛用到电子通信、交通运输等领域。CN107140612ACN107140612A权利要求书1/1页1.一种制备磷烯-氮掺杂碳复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、将磷烯和含氮有机物一同置于溶液中均匀混合，磷烯的用量占磷烯和含氮有机物总质量的5％～95％，从而得到分散均匀的悬浮液；步骤B、按照氧化性化合物用量:所述含氮有机物用量＝0.001～5:1的摩尔比，向所述悬浮液中加入氧化性化合物，并反应0.1～72h，然后对反应产物进行固液分离，并对固液分离得到的固体进行干燥，从而得到复合物前驱体；步骤C、将所述复合物前驱体置于充有保护气体的高温炉中进行煅烧，煅烧温度为500～1100℃，保温时间为1～72h，再降温至室温，从而制得磷烯-氮掺杂碳复合材料。2.根据权利要求1所述的制备磷烯-氮掺杂碳复合材料的方法，其特征在于，所述的含氮有机物为苯胺、吡咯、三聚氰胺、二乙胺、三甲胺、三乙胺、尿素、吡啶、嘧啶、苯甲酰胺、对氨基苯甲醛、邻氨基苯甲醛、间氨基苯甲醛中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的制备磷烯-氮掺杂碳复合材料的方法，其特征在于，所述溶液为水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、四氢呋喃、四氯化碳、乙腈、乙醚、石油醚、戊烷、己烷、二硫化碳、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、三氯乙烷、乙酸乙酯、丁酮、苯、环己烷、N,N-二甲基甲酰胺、甲醛、硫酸、盐酸、硝酸、乙酸、丙酸、氨水、水合肼、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。4.根据权利要求1或2所述的制备磷烯-氮掺杂碳复合材料的方法，其特征在于，所述悬浮液的浓度为0.1～100g/L。5.根据权利要求1或2所述的制备磷烯-氮掺杂碳复合材料的方法，其特征在于，所述氧化性化合物为过硫酸铵、草酸亚铁、醋酸钴、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸锰、氯化铁、氯化亚铁、二氧化锰、过氧化氢、重铬酸钾、重铬酸钠中的至少一种。6.根据权利要求1或2所述的制备磷烯-氮掺杂碳复合材料的方法，其特征在于，所述保护气体为氮气、氦气、氩气、二氧化碳中的至少一种。2CN107140612A说明书1/4页一种制备磷烯-氮掺杂碳复合材料的方法技术领域[0001]本发明涉及磷烯复合材料领域，尤其涉及一种制备磷烯-氮掺杂碳复合材料的方法。背景技术[0002]磷烯材料是由单层磷原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的新型磷纳米材料，其特殊的微观稳定结构使其具有优异的电化学性能和热传导性能，因此磷烯材料在电子通信、交通运输等领域具有广阔应用前景。[0003]磷烯材料因磷原子层间具有较强的范德华力和较大的比表面积，因此易于发生层叠现象而形成类似薄膜的片状结构，这种结构会导致比表面积大幅减小，从而会严重损失磷烯特有的吸附、导电、导热等优异性能。此外，磷烯较强的化学活性使其容易被氧气、水等物质侵蚀而失去原有性能。磷烯的机械性能较弱，在实际应用过程中易受到外力而受到破坏。[0004]在现有技术中，制备的磷烯材料比表面积较小，机械性能也较弱，另外对磷烯的层叠现象和容易被氧化侵蚀的缺点没有很好的处理方法，且没有出现磷烯-氮掺杂碳复合材料及其合成方法。发明内容[0005]针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种制备磷烯-氮掺杂碳复合材料的方法，可以将氮元素和碳元素一同掺杂到磷烯中，使复合材料整体具有氮、碳和磷烯的三重优点，不仅比表面积大，机械性能好，具有良好的导电性、导热性、稳定性、柔性、赝电容性能和吸附性能，而且操作简单、对设备要求低、产品质量好、产率高，产