一种硼、氮共掺杂石墨烯及其制备和应用

摘要

一种硼、氮共掺杂石墨烯，所述石墨烯为片层褶皱状结构，片层的层数在1‑10层之间；硼和氮处于石墨烯的分子晶格结构中；硼、氮处于不同的石墨烯六元环中，一个石墨烯六元环中存在一个硼或一个氮；或一个硼和一个氮处于同一石墨烯六元环中。所述石墨烯采用惰性条件下两步加热保温法制得。与现有技术相比，该方法简单易行，制备过程无需催化剂，反应过程易于控制，适合于大规模生产。此外，采用本方法制备硼、氮共掺杂石墨烯具有掺杂元素在石墨晶格中的结构可以调控的优点。当获得分离状态的硼、氮掺杂的石墨烯时，其可保持硼和氮的掺杂本性，是一种良好的电催化材料；当获得结合状态硼和氮的石墨烯时，其可作为介电材料。

主权项

一种硼、氮共掺杂石墨烯的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤，a)将碳、氮和硼的前驱体于溶剂中混合搅拌均匀，其中，前驱体中碳和氮的摩尔比为1:5‑1:120；前驱体中碳和硼的摩尔比为1:0.01‑1:1；所述碳的前驱体为蔗糖、葡萄糖、聚乙二醇、纤维素中的一种或两种以上；所述氮的前驱体为尿素、腈胺、三聚氰胺中的一种或两种以上；所述硼的前驱体为硼酸或氧化硼或二者的混合物；b)将步骤a)所得混合物于60℃烘干后，在惰性气体和/或氮气保护下于450‑650℃条件下保温0.5‑24h；c)将步骤b)所得产物，在惰性气体和/或氮气保护下进一步加热到700‑1100℃并保温0.5‑24h，冷却至室温后得到硼、氮共掺杂石墨烯。