[发明专利]一种具有核壳结构的异原子掺杂石墨烯/炭基材料的制备方法及产品

权利要求书

1.一种具有核壳结构的异原子掺杂石墨烯/炭基材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）将炭基材料均匀分散于阳离子表面活性剂溶液中，获得炭基材料分散液；

（2）将氧化石墨烯均匀分散于水中，获得氧化石墨烯分散液；

（3）将步骤（1）中获得的炭基材料分散液与步骤（2）中获得氧化石墨烯分散液混匀后，获得混合液，所述混合液中氧化石墨烯和炭基材料的质量比为1-20：1；

（4）向步骤（3）中获得的混合液中加入异原子源，搅拌均匀后经过旋转蒸发、干燥，制得异原子源-氧化石墨烯-炭基材料复合物，所述异原子源与混合液中氧化石墨烯的质量比为10-30:1；所述旋转蒸发时真空度为60-110mbar，温度为45-65℃；

（5）以惰性气体作为保护气，将步骤（4）中制得的异原子源-氧化石墨烯-炭基材料复合物研磨成粉末后置于管式炉中进行煅烧，然后将煅烧后的粉末洗涤、干燥，即可。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述炭基材料为导电炭黑、乙炔黑、活性炭或碳纤维中的一种。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述阳离子表面活性剂溶液中阳离子表面活性剂的质量分数为0.002-0.03%。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基季铵溴化物、十八烷基二甲基苄基季铵氯化物、苯扎溴胺或十二烷基二甲基苄基溴化铵中的一种。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述异原子源为氮源、硫源或磷源。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述氮源为氰胺、尿素、三聚氰胺或聚苯胺中的一种；所述硫源为硫酸钾、硫酸钠、硫化钾或硫化钠中的一种；所述磷源为磷酸钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠或磷酸二氢钾中的一种。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述干燥具体为在60-95℃下干燥8-15h。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（5）中，所述惰性气体流量为80-200mL/min，所述煅烧具体为在900-1000℃下煅烧1-2h；所述干燥为冷冻干燥。

9.由权利要求1-8任一项所述的方法制备的具有核壳结构的异原子掺杂石墨烯/炭基材料。

10.权利要求9所述的具有核壳结构的异原子掺杂石墨烯/炭基材料在微生物燃料电池中的应用。