[发明专利]氮掺杂石墨烯水凝胶或气凝胶及制备方法

权利要求书

1.一种氮掺杂石墨烯水凝胶，其特征在于氮掺杂石墨烯水凝胶含水量为90-99.5%，导电率10^-3-100 S/m，N/C摩尔比值为1-25%。

2.一种氮掺杂石墨烯气凝胶，其特征在于氮掺杂石墨烯气凝胶的N/C摩尔比值为2-20%，C/O摩尔比值为15-5；氮原子的存在形式为胺基氮为40-70%，吡啶型氮为10-40%，石墨型氮为10-30%；比表面积300-1500m²/g，孔径为微孔10-20%，介孔20-50%，大孔30-70%；表观密度0.01-0.2g/cm³,孔体积5-20cm³/g,电导率1-1000 S/m。

3.如权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯水凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）氧化石墨烯分散液的制备：将氧化石墨研磨成1-100微米的细粉，随后与溶剂混合，搅拌至分散均匀；之后对上述体系进行0.1-2h超声处理,功率为10-1000W，制成浓度为0.1-9mg/mL的分散液；随后经过离心处理除去少量的不溶物，所得液体即为氧化石墨烯分散液；

（2）氮掺杂石墨烯水凝胶的制备：将步骤（1）得到的氧化石墨烯分散液与氮源进行混合，搅拌或者超声分散均匀，在30-220℃下反应0.5-36h,自组装制得氮掺杂石墨烯水凝胶。

4.如权利要求3所述的一种氮掺杂石墨烯水凝胶的制备方法，其特征在于所述氧化石墨是以天然石墨、鳞片石墨、致密结晶状石墨或人造石墨为原料，采用Hummers法、Staudenmaier法或Brodie法制备的。

5.如权利要求3所述的一种氮掺杂石墨烯水凝胶的制备方法，其特征在于所述的溶剂为水、乙醇、甲醇或者其混合液。

6.如权利要求3所述的一种氮掺杂石墨烯水凝胶的制备方法，其特征在于所述氮源为水合肼、氨水、尿素、氰胺、三聚氰胺或丙烯腈；氮源与分散液中氧化石墨烯的质量比为0.1-100:1。

7.如权利要求2所述的一种氮掺杂石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）氧化石墨烯分散液的制备：将氧化石墨研磨成1-100微米的细粉，随后与溶剂混合，搅拌至分散均匀；之后对上述体系进行0.1-2h超声处理,功率为10-1000W，制成浓度为0.1-9mg/mL的分散液；随后经过离心处理除去少量的不溶物，所得液体即为氧化石墨烯分散液；

（2）氮掺杂石墨烯水凝胶的制备：将步骤（1）得到的氧化石墨烯分散液与氮源进行混合，搅拌或者超声分散均匀，在30-220℃下反应0.5-36h,自组装制得氮掺杂石墨烯水凝胶；

（3）氮掺杂石墨烯气凝胶的制备：对步骤（2）所制备的氮掺杂石墨烯水凝胶进行干燥，制得氮掺杂石墨烯气凝胶。

8.如权利要求7所述的一种氮掺杂石墨烯气凝胶的制备方法，其特征在于所述的干燥为冷冻干燥和超临界干燥；冷冻干燥中，冷冻温度为-15- -196℃，干燥温度为-10-30℃，干燥时间为1-72h；超临界干燥中，干燥介质为二氧化碳、乙醇、甲醇、丙酮或者水。