[发明专利]一种杂原子掺杂的石墨烯纳米纤维无纺布及其制备方法

权利要求书

1.一种杂原子掺杂的石墨烯纳米纤维无纺布的制备方法，其特征在于，所述无纺布具有由石墨烯纤维互相融合、搭接形成的网状结构，所述石墨烯纤维是由石墨烯纳米纤维相互交联而成，无纺布内部是由大孔和微孔组成的多级孔道结构；所述石墨烯纳米纤维含有杂原子掺杂，所述杂原子以共价键的形式与石墨烯的碳原子连接；

所述的杂原子掺杂为单原子掺杂、双原子掺杂或多原子掺杂，杂原子的种类为氮原子或磷原子或硫原子；

所述制备方法包括以下步骤：

(1)以含杂原子化合物的氧化石墨烯分散液为纺丝液，在凝固浴中进行湿法纺丝；得到的复合纤维在温度不高于70℃的烘箱中干燥12h；

(2)将干燥的复合纤维分散在乙醇和水的混合液中，搅碎、混合均匀，得到复合纤维的悬浮液，经过滤网过滤沉积，在过滤网上得到复合纤维无纺布；将复合纤维无纺布用乙醇洗涤三遍，在80℃下干燥；

(3)将干燥后的复合纤维无纺布在饱和的FeCl₃中浸泡、烘干，得到含有铁原子的复合纤维无纺布，随后进行高温热处理，得到杂原子掺杂的石墨烯纳米纤维无纺布；

所述的纺丝液为氧化石墨烯的水溶液或N，N-二甲基甲酰胺溶液；

纺丝过程采用的凝固浴为饱和的氯化钾甲醇溶液或乙酸乙酯；

所加入的含杂原子的化合物为聚苯胺、吡咯、甲硫氨酸、六氯环三磷腈、硫酸镍、三聚氰胺、三苯基膦和硫粉中的一种或多种；

含有铁原子的复合纤维无纺布放入管式炉中，以Ar为保护气、H₂为还原气氛，以2℃/min加热至200℃，随后以10℃/min升温至800-1000℃，得到含有杂原子掺杂的石墨烯纳米纤维无纺布。