本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種硫和氮共摻雜石墨烯的合成方法。

背景技術(shù)：

石墨烯是一種特殊的二維層狀結(jié)構(gòu)炭材料，具有高的比表面積和優(yōu)異的導(dǎo)電性能等特點，因而其制備與應(yīng)用倍受人們的關(guān)注。石墨烯制備方法主要有微機械剝離法、外延生長法、化學(xué)氣相沉積法，氧化石墨還原法以及有機合成法等。

通過引入N，P，S，或B等雜原子可以有效地改善石墨烯基材料的電化學(xué)性能及其催化性能。本發(fā)明提供一種以吩噻嗪或其衍生物為前體制備硫和氮共摻雜石墨烯材料的制備方法。該方法中利用層狀硅酸鹽為硬模板，利用離子交換作用或者吸附作用將含硫和氮的吩噻嗪或其衍生物分子吸附在硅酸鹽層間，惰性氣氛下熱解，在硅酸鹽板層的限制作用下二維生長形成層狀石墨烯結(jié)構(gòu)，用氫氟酸和鹽酸溶解除去硅酸鹽層，從而得到硫和氮共摻雜石墨烯。

本發(fā)明制備硫和氮共摻雜石墨烯材料操作簡便易行該石墨烯材料可以作為催化劑或催化劑的載體，還可以用做金屬離子吸附劑和電池電極材料，在催化、吸附和電極材料方面有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種以吩噻嗪或其衍生物為前體制備硫和氮共摻雜石墨烯材料的制備方法。利用本方法以吩噻嗪或其衍生物為前體，用硬模板法制備硫和氮共摻雜石墨烯材料。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

一種硫和氮共摻雜石墨烯的合成方法，其特征在于：以吩噻嗪或其衍生物為前體，將吩噻嗪或其衍生物與層狀硅酸鹽材料復(fù)合，將得到的復(fù)合物在一定溫度下熱解一定時間，溶解除去熱解產(chǎn)物中的層狀硅酸鹽材料組分，得到硫和氮共摻雜石墨烯材料。

上述步驟中的熱解過程所用的氣氛為氮氣，氬氣等惰性氣體。

上述步驟中的熱解溫度為400～1800℃。

上述步驟中的熱解時間為0.5～24小時。

上述步驟中的所用的吩噻嗪或其衍生物與層狀硅酸鹽材料的質(zhì)量比為0.01～100。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1得到的硫和氮共摻雜石墨烯透射電鏡圖。

具體實施方式

下面通過具體的實施例來進一步闡述本發(fā)明的技術(shù)方案。

實施例1

2.0g三水合亞甲基藍溶解在200mL 1:1乙醇水溶液中，加入4.0g蒙脫石，室溫下攪拌24h。過濾后，用去離子水洗滌后，在室溫下干燥24h。將亞甲基藍-蒙脫石復(fù)合物放在石英舟中，氮氣中升溫至800℃保持3h，得到石墨烯和蒙脫石的復(fù)合物。將上述復(fù)合物中的蒙脫石先后用質(zhì)量濃度10％氫氟酸和質(zhì)量濃度10％鹽酸溶解，過濾，干燥得到石墨烯材料。

實施例2

2.0g三水合亞甲基藍溶解在200mL 1:1乙醇水溶液中，加入4.0g蛭石，室溫下攪拌24h。過濾后，用去離子水洗滌后，在室溫下干燥24h。將亞甲基藍-蛭石復(fù)合物放在石英舟中，氮氣中升溫至800℃保持3h，得到石墨烯和蒙脫石的復(fù)合物。將上述復(fù)合物中的蛭石先后用質(zhì)量濃度10％氫氟酸和質(zhì)量濃度10％鹽酸溶解，過濾，干燥得到石墨烯材料。。

實施例3

2.0g三水合亞甲基藍溶解在200mL 1:1乙醇水溶液中，加入4.0g鋰皂石，室溫下攪拌24h。過濾后，用去離子水洗滌后，在室溫下干燥24h。將亞甲基藍-鋰皂石復(fù)合物放在石英舟中，氮氣中升溫至800℃保持3h，得到石墨烯和蒙脫石的復(fù)合物。將上述復(fù)合物中鋰皂石的先后用質(zhì)量濃度10％氫氟酸和質(zhì)量濃度5％鹽酸溶解，過濾，干燥得到石墨烯材料。。

實施例4

0.5g吩噻嗪溶解在200mL 1:1乙醇水溶液中，加入4.0g蒙脫石，室溫下攪拌24h。過濾后，用去離子水洗滌后，在室溫下干燥24h。將吩噻嗪-蒙脫石復(fù)合物放在石英舟中，氮氣中升溫至1000℃保持3h，得到石墨烯和蒙脫石的復(fù)合物。將上述復(fù)合物中的蒙脫石先后用質(zhì)量濃度10％氫氟酸和質(zhì)量濃度10％鹽酸溶解，過濾，干燥得到石墨烯材料。

實施例5

2.0g天青A溶解在200mL 1:1乙醇水溶液中，加入4.0g蒙脫石，室溫下攪拌24h。過濾后，用去離子水洗滌后，在室溫下干燥24h。將亞甲基藍-蒙脫石復(fù)合物放在石英舟中，氮氣中升溫至800℃保持6h，得到石墨烯和蒙脫石的復(fù)合物。將上述復(fù)合物中的蒙脫石先后用質(zhì)量濃度20％氫氟酸和質(zhì)量濃度10％鹽酸溶解，過濾，干燥得到石墨烯材料。

實施例6

1.0g甲苯胺藍溶解在200mL 1:1乙醇水溶液中，加入4.0g蒙脫石，室溫下攪拌24h。過濾后，用去離子水洗滌后，在室溫下干燥24h。將甲苯胺藍-蒙脫石復(fù)合物放在石英舟中，氮氣中升溫至800℃保持3h，得到石墨烯和蒙脫石的復(fù)合物。將上述復(fù)合物中的蒙脫石先后用質(zhì)量濃度10％氫氟酸和質(zhì)量濃度5％鹽酸溶解，過濾，干燥得到石墨烯材料。

實施例7

0.5g亞甲基藍溶解在200mL水溶液中，加入4.0g蒙脫石，室溫下攪拌24h。過濾后，用去離子水洗滌后，在室溫下干燥24h。將亞甲基藍-蒙脫石復(fù)合物放在石英舟中，氮氣中升溫至1200℃保持3h，得到石墨烯和蒙脫石的復(fù)合物。將上述復(fù)合物中的蒙脫石先后用質(zhì)量濃度30％氫氟酸和質(zhì)量濃度5％鹽酸溶解，過濾，干燥得到石墨烯材料。