[发明专利]一种石墨烯复合纳米材料及其制备方法和应用

摘要

本发明提供了一种石墨烯复合纳米材料及其制备方法，该发明一方面通过B、N的双重改性作用，相比未掺杂的石墨烯具有更高的导电性、更大的表面负载自由电荷密度以及在掺杂的同时能够有效的将氧化石墨烯的结构缺陷进行修复，从而形成光性能和稳定性良好的掺杂石墨烯；另一方面，本发明通过将二氧化钛与掺杂的石墨烯二者进行耦合，产生协同互补效应，并且光生电子将传递至石墨烯的能带上，从而降低空穴和电子的复合率，也使得二氧化钛的禁带变窄，扩展了光响应范围，从而极大改善了光催化性能，所制备的复合材料性能十分优异。

主权项

1.一种石墨烯复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述复合纳米材料为TiO₂/硼氮共掺杂石墨烯材料，所述材料的制备方法具体包括如下步骤：(1)硼氮共掺杂石墨烯的制备：称取10～20g氧化石墨烯，加入20～40mL的去离子水，超声分散得到氧化石墨烯分散液，然后在不断的搅拌下，往上述分散液中加入0.5～1.5g硼氢化钠以及1～3g尿素，并将得到的混合液转移到水热反应釜中于150～200℃反应12‑18h，得沉淀物，洗涤、干燥即得硼氮共掺杂石墨烯；(2)TiO₂/硼氮共掺杂石墨烯材料的制备：取3‑5g十六胺加入到1～2mL氯化钾水溶液和120‑240mL无水乙醇中，超声，然后缓慢加入5‑10mL钛酸异丙酯反应15‑20小时，过滤、洗涤、干燥获得TiO₂前驱体；然后取步骤(1)中硼氮共掺杂石墨烯10～20g并加入60‑100mL的乙醇，超声约1h形成分散液，之后将上述TiO₂前驱体与所得的分散液同时加入到反应釜中，于120‑200℃反应6‑12h，最后离心、洗涤干燥、焙烧即得所述TiO₂/硼氮共掺杂石墨烯材料，所述氧化石墨烯的制备方法为：将2～4g石墨粉加入到含有2～4g硝酸钠和40～80mL浓硫酸的冰水浴中，然后磁性搅拌约30min，在搅拌作用下，加入6～12g高锰酸钾，并于室温环境下搅拌约1h,之后向上述溶液中加入180～240mL去离子水，于90～95℃回流15～30min，冷却至室温后用去离子水稀释，并加入30mLH₂O₂，此时溶液变为黄褐色，将得到的溶液抽滤，并用去离子水洗涤至中性，最后将产品于60℃真空烘箱中烘干即得氧化石墨烯。