CN104008894A - 掺氮石墨烯材料及其制备方法、掺氮石墨烯电极和电化学电容器 - Google Patents

掺氮石墨烯材料及其制备方法、掺氮石墨烯电极和电化学电容器 Download PDF

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王要兵
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Abstract

本发明公开了一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括：取氧化石墨，按固液比1g：10~100mL的比例加入到熔融的离子液体中，加入掺氮剂，于1000～2000W的微波炉内处理10～300分钟，得到混合液；将所述混合液置于离心机中，以1000～5000转/分钟的速度离心1～30分钟，倒出离子液体，得到掺氮石墨烯材料。本发明还提供了采用该方法制得的掺氮石墨烯材料、包含该掺氮石墨烯材料的电极及其制备方法以及电化学电容器。本发明将氧化石墨置于离子液体中，加入掺氮剂，然后进行微波剥离与还原，从而在不破坏石墨烯的结构的前提下，制得分散性好、电导率高、比容量大的掺氮石墨烯材料。

Description

掺氮石墨烯材料及其制备方法、掺氮石墨烯电极和电化学电容器
技术领域
本发明涉及石墨烯材料合成领域，尤其是一种掺氮石墨烯材料及其制备方法、掺氮石墨烯电极和电化学电容器。
背景技术
石墨烯是2004年英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K.Geim)等发现的一种二维碳原子晶体，并获得2010年物理诺贝尔奖。由于其独特的结构和良好的光电性质，石墨烯目前已成为碳材料、纳米技术和功能材料等领域的研究热点之一。目前制备石墨烯材料的方法主要是氧化还原法，但在制备过程中，石墨烯的片层结构极易被破坏，严重影响了其导电、导热性能；另外单一的石墨烯材料作为电极材料，也存在石墨烯之间团聚、比表面积降低等缺陷，大大降低了石墨烯电极材料的比容量和电导率。近年来，有研究采用超声波的方法制备了石墨烯-离子液体复合材料，有效解决了石墨烯结构破坏与团聚问题，但由于离子液体的存在，该复合材料的电导率较低、比容量较小。
电化学电容器是一种介于电容器和电池之间的新型储能器件。与传统的电容器相比，电化学电容器具有更高的比容量。近年来，随着电化学电容器的发展，逐渐出现了以石墨烯为电极材料的电化学电容器。然而由于石墨烯的上述技术缺陷，目前该类电化学电容器的能量密度和功率密度均较小。因此很有必要对石墨烯材料及其制备的电材做进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种掺氮石墨烯材料的制备方法，该方法将氧化石墨置于离子液体中，加入掺氮剂，然后进行微波剥离与还原，从而在不破坏石墨烯的结构的前提下，制得分散性好、电导率高、比容量大的掺氮石墨烯材料；本发明还提供了采用该方法制得的掺氮石墨烯材料、包含该掺氮石墨烯材料的电极以及电化学电容器。
第一方面，本发明提供了一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括：
取氧化石墨，按固液比1g：10~100mL的比例加入到熔融的离子液体中，加入掺氮剂，于1000～2000W的微波炉内处理10～300分钟，得到混合液；
将所述混合液置于离心机中，以1000～5000转/分钟的速度离心1～30分钟，倒出离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
优选地，所述氧化石墨采用如下步骤制得：按质量比1：3取石墨与高锰酸钾加入0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在0~10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入去离子水；15分钟后向混合液中加入过氧化氢除去高锰酸钾，抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨；所述石墨与浓硫酸的固液比为1g：23mL，所述石墨与去离子水的固液比为1g：387mL，所述高锰酸钾与过氧化氢的固液比为1：25mL。
更优选地，所述石墨为天然磷片石墨、人造石墨和膨胀石墨中的任意一种。
更优选地，所述石墨为石墨粉，粒径为100～500目。
优选地，所述离子液体为凝胶状或凝固状的离子液体；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。
优选地，所述离子液体熔融时的熔融温度为150~300℃。
优选地，所述掺氮剂为工业氨水或尿素，所述工业氨水按石墨与工业氨水的固液比1g：5～50mL的比例加入；所述尿素按石墨与尿素的质量比1：1～20的比例加入。
在本发明所述制备方法中，离子液体中的氧化石墨被微波剥离并还原为片层的石墨烯，石墨烯上的C原子与掺氮剂中的氨根离子结合，从而使石墨烯氮含量增加，电导率及比容量增大；而熔融的离子液体的存在，也使得制备的石墨烯材料具备很好的分散性；从氧化石墨制备石墨烯的整个过程中，从采用微波处理，无需使用强酸强碱，因而石墨烯的片层结构不被破坏；原料来源广，成本低，制备工艺简单，易于实现工业化。
第二方面，本发明还提供了一种掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料是通过上述制备方法制得的，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯和离子液体。
优选地，所述离子液体为凝胶状或凝固状的离子液体；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。
本发明所述掺氮石墨烯材料，片层结构完整，分散性好、电导率高、比容量大，适于制备电化学电容器的电极材料。
第三方面，本发明提供了一种掺氮石墨烯电极的制备方法，包括如下步骤：
（1）取氧化石墨，按固液比1g：10~100mL的比例加入到熔融的离子液体中，加入掺氮剂，于1000～2000W的微波炉内处理10～300分钟，得到混合液；
（2）将所述混合液置于离心机中，以1000～5000转/分钟的速度离心1～30分钟，倒出离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体；
（3）将上述掺氮石墨烯材料置于成型模具中，然后对模具盖施加10～30MPa的压力，冷却至室温，固化，制得掺氮石墨烯电极。
优选地，所述氧化石墨采用如下步骤制得：按质量比1：3取石墨与高锰酸钾加入0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在0~10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入去离子水；15分钟后向混合液中加入过氧化氢除去高锰酸钾，抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨；所述石墨与浓硫酸的固液比为1g：23mL，所述石墨与去离子水的固液比为1g：387mL，所述高锰酸钾与过氧化氢的固液比为1：25mL。
更优选地，所述石墨为天然磷片石墨、人造石墨和膨胀石墨中的任意一种。
更优选地，所述石墨为石墨粉，粒径为500目。
优选地，所述离子液体为凝胶状或凝固状的离子液体；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。
优选地，所述离子液体熔融时的熔融温度为150~300℃。
优选地，所述掺氮剂为工业氨水或尿素，所述工业氨水按石墨与工业氨水的固液比1g：5～50mL的比例加入；所述尿素按石墨与尿素的质量比1：1～20的比例加入。
本发明所述掺氮石墨烯电极的制备方法直接将掺氮石墨烯材料经成型压制而成，凝固状的离子液体可起到粘结剂的作用，因而本发明所述掺氮石墨烯电极无须使用粘结剂，提高了活性物质的比重，避免了粘结剂带来的电极内阻增加；另外由于掺氮石墨烯材料电导率足够高，因此也不需要使用集流体，而且减少了调浆、混料、涂布等操作步骤，简化了电极的制备工艺。
第四方面，本发明提供了一种掺氮石墨烯电极，所述掺氮石墨烯电极的材质为上述掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯和离子液体。
优选地，所述离子液体为凝胶状或凝固状的离子液体；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。
本发明所述掺氮石墨烯电极，不含粘结剂与集流体，掺氮石墨烯、离子液体等活性物质的比重大，电导率高、内阻小。
第五方面，本发明提供了一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，所述正极和负极为上述掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的隔膜。
优选地，所述隔膜为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚乙烯聚丙烯复合隔膜和无纺布隔膜中的一种。
在本发明实施例中，正极、负极与隔膜中均含有离子液体，可起电解液的作用，因而本发明所述电化学电容器不需要额外添加电解液。
本发明所述电化学电容器直接采用掺氮石墨烯作为电极材料，电导率高、电极内阻小，比容量大；同时以冷却凝固后的离子液体作为电解液，增加了电极中活性材料的比重，提高了电化学电容器的安全性。
实施本发明实施例，具有以下有益效果：
（1）以熔融的离子液体作为分散剂与合成平台，在氧化石墨中加入掺氮剂，采用微波方式制备石墨烯，制得的掺氮石墨烯材料片层结构完整，分散性好、电导率高；
（2）制备方法工艺简单，原料来源广，成本低，易于实现工业化；
（3）掺氮石墨烯材料中的离子液体可起到粘结剂的作用，制备电极时无须使用粘结剂，提高了活性物质的比重，避免了粘结剂带来的电极内阻增加；制得的掺氮石墨烯电极活性物质的比重大，电导率高、内阻小；
（4）直接采用掺氮石墨烯作为电极材料，制得的电化学电容器电导率高、电极内阻小，比容量大；同时以冷却凝固后的离子液体作为电解液，增加了电极中活性材料的比重，提高了电化学电容器的安全性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的优选实施例，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括：
取氧化石墨，按固液比1g：10~100mL的比例加入到熔融的离子液体中，加入掺氮剂，于1000～2000W的微波炉内处理10～300分钟，得到混合液；
将所述混合液置于离心机中，以1000～5000转/分钟的速度离心1～30分钟，去上清，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
所述氧化石墨采用如下步骤制得：按质量比1：3取石墨与高锰酸钾加入0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在0~10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入去离子水；15分钟后向混合液中加入过氧化氢除去高锰酸钾，抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨；所述石墨与浓硫酸的固液比为1g：23mL，所述石墨与去离子水的固液比为1g：387mL，所述高锰酸钾与过氧化氢的固液比为1：25mL。
所述石墨为天然磷片石墨、人造石墨和膨胀石墨中的任意一种。
所述石墨为石墨粉，粒径为500目。
所述离子液体为凝胶状或凝固状的离子液体；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。
所述离子液体熔融时的熔融温度为150~300℃。
所述掺氮剂为工业氨水或尿素，所述工业氨水按石墨与工业氨水的固液比1g：5～50mL的比例加入；所述尿素按石墨与尿素的质量比1：1～20的比例加入。
在本发明所述制备方法中，离子液体中的氧化石墨被微波剥离并还原为片层的石墨烯，石墨烯上的C原子与掺氮剂中的氨根离子结合，从而使石墨烯氮含量增加，电导率及比容量增大；而熔融的离子液体的存在，也使得制备的石墨烯材料具备很好的分散性；从氧化石墨制备石墨烯的整个过程中，从采用微波处理，无需使用强酸强碱，因而石墨烯的片层结构不被破坏；原料来源广，成本低，制备工艺简单，易于实现工业化。
另，本发明还提供了一种掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料是通过上述制备方法制得的，所述掺氮石墨烯材料是通过上述制备方法制得的，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯和离子液体。
所述离子液体为凝胶状或凝固状的离子液体；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。
本发明所述掺氮石墨烯材料，片层结构完整，分散性好、电导率高、比容量大，适于制备电化学电容器的电极材料。
另，本发明还提供了一种掺氮石墨烯电极的制备方法，包括如下步骤：
（1）取氧化石墨，按固液比1g：10~100mL的比例加入到熔融的离子液体中，加入掺氮剂，于1000～2000W的微波炉内处理10～300分钟，得到混合液；
（2）将所述混合液置于离心机中，以1000～5000转/分钟的速度离心1～30分钟，倒出离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体；
（3）将上述掺氮石墨烯材料置于成型模具中，然后对模具盖施加10～30MPa的压力，冷却至室温，固化，制得掺氮石墨烯电极。
所述氧化石墨采用如下步骤制得：按质量比1：3取石墨与高锰酸钾加入0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在0~10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入去离子水；15分钟后向混合液中加入过氧化氢除去高锰酸钾，抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨；所述石墨与浓硫酸的固液比为1g：23mL，所述石墨与去离子水的固液比为1g：387mL，所述高锰酸钾与过氧化氢的固液比为1：25mL。
所述石墨为天然磷片石墨、人造石墨和膨胀石墨中的任意一种。
所述石墨为石墨粉，粒径为500目。
所述离子液体为凝胶状或凝固状的离子液体；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。
所述离子液体熔融时的熔融温度为150~300℃。
所述掺氮剂为工业氨水或尿素，所述工业氨水按石墨与工业氨水的固液比1g：5～50mL的比例加入；所述尿素按石墨与尿素的质量比1：1～20的比例加入。
本发明所述掺氮石墨烯电极的制备方法直接将掺氮石墨烯材料经成型压制而成，凝固状的离子液体可起到粘结剂的作用，因而本发明所述掺氮石墨烯电极无须使用粘结剂，提高了活性物质的比重，避免了粘结剂带来的电极内阻增加；另外由于掺氮石墨烯材料电导率足够高，因此也不需要使用集流体，而且减少了调浆、混料、涂布等操作步骤，简化了电极的制备工艺。
另，本发明还提供了一种掺氮石墨烯电极，，所述掺氮石墨烯电极的材质为上述掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯和离子液体。
所述离子液体为凝胶状或凝固状的离子液体；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。
本发明所述掺氮石墨烯电极，不含粘结剂与集流体，掺氮石墨烯、离子液体等活性物质的比重大，电导率高、内阻小。
此外，本发明还提供了一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，所述正极和负极为由上述制备方法制得的掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的隔膜。
所述隔膜为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚乙烯聚丙烯复合隔膜和无纺布隔膜中的一种。
本发明所述电化学电容器的较佳制备方案为：
（1）隔膜预处理：提供聚合物隔膜，放入离子液体中浸泡12～24小时；
（2）电化学电容器的组装：选用2块上述制备方法制得的掺氮石墨烯电极分别作为正极和负极，将正极、经预处理后的隔膜、负极按从上至下的顺序安装到电池壳体上，密封，得到电化学电容器。
在本发明实施例中，正极、负极与隔膜中均含有离子液体，可起电解液的作用，因而本发明所述电化学电容器不需要额外添加电解液。
本发明所述电化学电容器直接采用掺氮石墨烯作为电极材料，电导率高、电极内阻小，比容量大；同时以冷却凝固后的离子液体作为电解液，增加了电极中活性材料的比重，提高了电化学电容器的安全性。
实施例一
一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取500目的天然石墨粉50g与高锰酸钾150g，加入到1.15L 0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入18.525L去离子水；15分钟后向混合液中加入75mL过氧化氢除去高锰酸钾，将混合液倒入布氏漏斗中进行抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至洗出的滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨。
（2）离子液体选用1-乙基-3-甲基咪唑溴盐（EtMeImBr），在烧杯中将其熔化得到400mL的EtMeImBr溶剂，维持EtMeImBr溶剂的温度为150℃，在其中加入步骤（1）制得的氧化石墨40g，再加入2L工业氨水，将所述烧杯放入微波炉中，以2000W的功率剥离并还原30分钟，得到混合液，所述混合液包括掺氮石墨烯、离子液体和工业氨水。
（3）将步骤（2）得到的混合液装入离心管中，并转移至高速离心机中，以3000转/分钟的速度离心5分钟，然后倒出上层多余的离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
一种掺氮石墨烯电极的制备方法，包括上述步骤（1）～（3），还包括：
（4）取20g步骤（3）得到的掺氮石墨烯材料置于30mm×50mm的成型模具中，加上模具盖，对模具盖恒定施加20MPa的压力，直到模具盖不再往成型模具底部运动后，保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出成型模具里的样品，得到块状的掺氮石墨烯电极。
一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，所述正极和负极为由上述制备方法制得的掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的聚乙烯隔膜，具体制备方案为：
（5）隔膜预处理：提供聚乙烯隔膜，放入离子液体EtMeImBr中浸泡12小时；
（6）电化学电容器的组装：选用2块步骤（4）制得的掺氮石墨烯电极分别作为正极和负极，将正极、步骤（5）预处理后的隔膜、负极按从上至下的顺序安装到电池壳体上，密封，得到电化学电容器。
实施例二
一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取100目的人造石墨粉50g与高锰酸钾150g，加入到1.15L 0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在0℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入18.525L去离子水；15分钟后向混合液中加入75mL过氧化氢除去高锰酸钾，将混合液倒入布氏漏斗中进行抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至洗出的滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨。
（2）离子液体选用1-乙基-3-甲基咪唑氯盐（EtMeImCl），在烧杯中将其熔化得到5L的EtMeImCl溶剂，维持EtMeImCl溶剂的温度为150℃，在其中加入步骤（1）制得的氧化石墨50g，再加入250g尿素，将所述烧杯放入微波炉中，以1000W的功率剥离并还原10分钟，得到混合液，所述混合液包括掺氮石墨烯、离子液体和尿素。
（3）将步骤（2）得到的混合液装入离心管中，并转移至高速离心机中，以4000转/分钟的速度离心2分钟，然后倒出上层多余的离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
一种掺氮石墨烯电极的制备方法，包括上述步骤（1）～（3），还包括：
（4）取30g步骤（3）得到的掺氮石墨烯材料置于30mm×50mm的成型模具中，加上模具盖，对模具盖恒定施加10MPa的压力，直到模具盖不再往成型模具底部运动后，保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出成型模具里的样品，得到块状的掺氮石墨烯电极。
一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，所述正极和负极为由上述制备方法制得的掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的聚丙烯隔膜，具体制备方案为：
（5）隔膜预处理：提供聚丙烯隔膜，放入离子液体EtMeImCl中浸泡24小时；
（6）电化学电容器的组装：选用2块步骤（4）制得的掺氮石墨烯电极分别作为正极和负极，将正极、步骤（5）预处理后的隔膜、负极按从上至下的顺序安装到电池壳体上，密封，得到电化学电容器。
实施例三
一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取200目的膨胀石墨粉50g与高锰酸钾150g，加入到1.15L 0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入18.525L去离子水；15分钟后向混合液中加入75mL过氧化氢除去高锰酸钾，将混合液倒入布氏漏斗中进行抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至洗出的滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨。
（2）离子液体选用1-乙基-3-甲基咪唑碘盐（EtMeImI），在烧杯中将其熔化得到5L的EtMeImI溶剂，维持EtMeImI溶剂的温度为180℃，在其中加入步骤（1）制得的氧化石墨100g，再加入500mL工业氨水，将所述烧杯放入微波炉中，以1200W的功率剥离并还原50分钟，得到混合液，所述混合液包括掺氮石墨烯、离子液体和工业氨水。
（3）将步骤（2）得到的混合液装入离心管中，并转移至高速离心机中，以2000转/分钟的速度离心1分钟，然后倒出上层多余的离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
一种掺氮石墨烯电极的制备方法，包括上述步骤（1）～（3），还包括：
（4）取50g步骤（3）得到的掺氮石墨烯材料置于30mm×50mm的成型模具中，加上模具盖，对模具盖恒定施加30MPa的压力，直到模具盖不再往成型模具底部运动后，保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出成型模具里的样品，得到块状的掺氮石墨烯电极。
一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，所述正极和负极为由上述制备方法制得的掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的聚乙烯聚丙烯复合隔膜，具体制备方案为：
（5）隔膜预处理：提供聚乙烯聚丙烯复合隔膜，放入离子液体EtMeImI中浸泡15小时；
（6）电化学电容器的组装：选用2块步骤（4）制得的掺氮石墨烯电极分别作为正极和负极，将正极、步骤（5）预处理后的隔膜、负极按从上至下的顺序安装到电池壳体上，密封，得到电化学电容器。
实施例四
一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取400目的天然石墨粉50g与高锰酸钾150g，加入到1.15L 0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入18.525L去离子水；15分钟后向混合液中加入75mL过氧化氢除去高锰酸钾，将混合液倒入布氏漏斗中进行抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至洗出的滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨。
（2）离子液体选用1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐（1-Et-2,3-Me2ImCF3SO3），在烧杯中将其熔化得到400mL的1-Et-2,3-Me2ImCF3SO3溶剂，维持1-Et-2,3-Me2ImCF3SO3溶剂的温度为200℃，在其中加入步骤（1）制得的氧化石墨20g，再加入400g尿素，将所述烧杯放入微波炉中，以1400W的功率剥离并还原80分钟，得到混合液，所述混合液包括掺氮石墨烯、离子液体和尿素。
（3）将步骤（2）得到的混合液装入离心管中，并转移至高速离心机中，以5000转/分钟的速度离心10分钟，然后倒出上层多余的离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
一种掺氮石墨烯电极的制备方法，包括上述步骤（1）～（3），还包括：
（4）取10g步骤（3）得到的掺氮石墨烯材料置于30mm×50mm的成型模具中，加上模具盖，对模具盖恒定施加20MPa的压力，直到模具盖不再往成型模具底部运动后，保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出成型模具里的样品，得到块状的掺氮石墨烯电极。
一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，所述正极和负极为由上述制备方法制得的掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的无纺布隔膜，具体制备方案为：
（5）隔膜预处理：提供无纺布隔膜，放入离子液体1-Et-2,3-Me2ImCF3SO3中浸泡20小时；
（6）电化学电容器的组装：选用2块步骤（4）制得的掺氮石墨烯电极分别作为正极和负极，将正极、步骤（5）预处理后的隔膜、负极按从上至下的顺序安装到电池壳体上，密封，得到电化学电容器。
实施例五
一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取500目的人造石墨粉50g与高锰酸钾150g，加入到1.15L 0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入18.525L去离子水；15分钟后向混合液中加入75mL过氧化氢除去高锰酸钾，将混合液倒入布氏漏斗中进行抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至洗出的滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨。
（2）离子液体选用1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐（1,2-Et2-3-MeImCF3SO3），在烧杯中将其熔化得到800mL的1,2-Et2-3-MeImCF3SO3溶剂，维持1,2-Et2-3-MeImCF3SO3溶剂的温度为220℃，在其中加入步骤（1）制得的氧化石墨10g，再加入200mL工业氨水，将所述烧杯放入微波炉中，以1500W的功率剥离并还原120分钟，得到混合液，所述混合液包括掺氮石墨烯、离子液体和工业氨水。
（3）将步骤（2）得到的混合液装入离心管中，并转移至高速离心机中，以5000转/分钟的速度离心3分钟，然后倒出上层多余的离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
一种掺氮石墨烯电极的制备方法，包括上述步骤（1）～（3），还包括：
（4）取5g步骤（3）得到的掺氮石墨烯材料置于30mm×50mm的成型模具中，加上模具盖，对模具盖恒定施加20MPa的压力，直到模具盖不再往成型模具底部运动后，保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出成型模具里的样品，得到块状的掺氮石墨烯电极。
一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，所述正极和负极为由上述制备方法制得的掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的无纺布隔膜，具体制备方案为：
（5）隔膜预处理：提供无纺布隔膜，放入离子液体1,2-Et2-3-MeImCF3SO3中浸泡24小时；
（6）电化学电容器的组装：选用2块步骤（4）制得的掺氮石墨烯电极分别作为正极和负极，将正极、步骤（5）预处理后的隔膜、负极按从上至下的顺序安装到电池壳体上，密封，得到电化学电容器。
实施例六
一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取500目的膨胀石墨粉50g与高锰酸钾150g，加入到1.15L 0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入18.525L去离子水；15分钟后向混合液中加入75mL过氧化氢除去高锰酸钾，将混合液倒入布氏漏斗中进行抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至洗出的滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨。
（2）离子液体选用1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐（1,2-Me2-3-EtImBr），在烧杯中将其熔化得到1800mL的1,2-Me2-3-EtImBr溶剂，维持1,2-Me2-3-EtImBr溶剂的温度为250℃，在其中加入步骤（1）制得的氧化石墨30g，再加入30g尿素，将所述烧杯放入微波炉中，以1800W的功率剥离并还原240分钟，得到混合液，所述混合液包括掺氮石墨烯、离子液体和尿素。
（3）将步骤（2）得到的混合液装入离心管中，并转移至高速离心机中，以1000转/分钟的速度离心8分钟，然后倒出上层多余的离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
一种掺氮石墨烯电极的制备方法，包括上述步骤（1）～（3），还包括：
（4）取25g步骤（3）得到的掺氮石墨烯材料置于30mm×50mm的成型模具中，加上模具盖，对模具盖恒定施加20MPa的压力，直到模具盖不再往成型模具底部运动后，保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出成型模具里的样品，得到块状的掺氮石墨烯电极。
一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，所述正极和负极为由上述制备方法制得的掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的聚乙烯隔膜，具体制备方案为：
（5）隔膜预处理：提供聚乙烯隔膜，放入离子液体1,2-Me2-3-EtImBr中浸泡24小时；
（6）电化学电容器的组装：选用2块步骤（4）制得的掺氮石墨烯电极分别作为正极和负极，将正极、步骤（5）预处理后的隔膜、负极按从上至下的顺序安装到电池壳体上，密封，得到电化学电容器。
实施例七
一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取500目的天然石墨粉50g与高锰酸钾150g，加入到1.15L 0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入18.525L去离子水；15分钟后向混合液中加入75mL过氧化氢除去高锰酸钾，将混合液倒入布氏漏斗中进行抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至洗出的滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨。
（2）离子液体选用1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐（1,2-Me2-3-EtImCl），在烧杯中将其熔化得到1200mL的1,2-Me2-3-EtImCl溶剂，维持1,2-Me2-3-EtImCl溶剂的温度为280℃，在其中加入步骤（1）制得的氧化石墨30g，再加入900mL工业氨水，将所述烧杯放入微波炉中，以1600W的功率剥离并还原300分钟，得到混合液，所述混合液包括掺氮石墨烯、离子液体和工业氨水。
（3）将步骤（2）得到的混合液装入离心管中，并转移至高速离心机中，以2000转/分钟的速度离心7分钟，然后倒出上层多余的离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
一种掺氮石墨烯电极的制备方法，包括上述步骤（1）～（3），还包括：
（4）取15g步骤（3）得到的掺氮石墨烯材料置于30mm×50mm的成型模具中，加上模具盖，对模具盖恒定施加20MPa的压力，直到模具盖不再往成型模具底部运动后，保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出成型模具里的样品，得到块状的掺氮石墨烯电极。
一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，所述正极和负极为由上述制备方法制得的掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的聚丙烯隔膜，具体制备方案为：
（5）隔膜预处理：提供聚丙烯隔膜，放入离子液体1,2-Me2-3-EtImCl中浸泡24小时；
（6）电化学电容器的组装：选用2块步骤（4）制得的掺氮石墨烯电极分别作为正极和负极，将正极、步骤（5）预处理后的隔膜、负极按从上至下的顺序安装到电池壳体上，密封，得到电化学电容器。
实施例八
一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取500目的人造石墨粉50g与高锰酸钾150g，加入到1.15L 0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入18.525L去离子水；15分钟后向混合液中加入75mL过氧化氢除去高锰酸钾，将混合液倒入布氏漏斗中进行抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至洗出的滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨。
（2）离子液体选用1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐（1,2-Me2-3-EtImBF4），在烧杯中将其熔化得到1500mL的1,2-Me2-3-EtImBF4溶剂，维持1,2-Me2-3-EtImBF4溶剂的温度为300℃，在其中加入步骤（1）制得的氧化石墨50g，再加入750g尿素，将所述烧杯放入微波炉中，以1200W的功率剥离并还原60分钟，得到混合液，所述混合液包括掺氮石墨烯、离子液体和尿素。
（3）将步骤（2）得到的混合液装入离心管中，并转移至高速离心机中，以1500转/分钟的速度离心6分钟，然后倒出上层多余的离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
一种掺氮石墨烯电极的制备方法，包括上述步骤（1）～（3），还包括：
（4）取40g步骤（3）得到的掺氮石墨烯材料置于30mm×50mm的成型模具中，加上模具盖，对模具盖恒定施加20MPa的压力，直到模具盖不再往成型模具底部运动后，保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出成型模具里的样品，得到块状的掺氮石墨烯电极。
一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，所述正极和负极为由上述制备方法制得的掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的无纺布隔膜，具体制备方案为：
（5）隔膜预处理：提供无纺布隔膜，放入离子液体1,2-Me2-3-EtImBF4中浸泡24小时；
（6）电化学电容器的组装：选用2块步骤（4）制得的掺氮石墨烯电极分别作为正极和负极，将正极、步骤（5）预处理后的隔膜、负极按从上至下的顺序安装到电池壳体上，密封，得到电化学电容器。
实施例九
一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取500目的膨胀石墨粉50g与高锰酸钾150g，加入到1.15L 0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入18.525L去离子水；15分钟后向混合液中加入75mL过氧化氢除去高锰酸钾，将混合液倒入布氏漏斗中进行抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至洗出的滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨。
（2）离子液体选用1-乙基-3-甲基咪唑溴盐（EtMeImBr）和1-乙基-3-甲基咪唑氯盐（EtMeImCl）按质量比1：1形成的混合物（表示为EtMeImBr/EtMeImCl），在烧杯中将其熔化得到5L的熔融的离子液体，维持离子液体的温度为200℃，在其中加入步骤（1）制得的氧化石墨50g，再加入2L工业氨水，将所述烧杯放入微波炉中，以1000W的功率剥离并还原180分钟，得到混合液，所述混合液包括掺氮石墨烯、离子液体和工业氨水。
（3）将步骤（2）得到的混合液装入离心管中，并转移至高速离心机中，以2500转/分钟的速度离心2分钟，然后倒出上层多余的离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
一种掺氮石墨烯电极的制备方法，包括上述步骤（1）～（3），还包括：
（4）取30g步骤（3）得到的掺氮石墨烯材料置于30mm×50mm的成型模具中，加上模具盖，对模具盖恒定施加20MPa的压力，直到模具盖不再往成型模具底部运动后，保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出成型模具里的样品，得到块状的掺氮石墨烯电极。
一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，所述正极和负极为由上述制备方法制得的掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的无纺布隔膜，具体制备方案为：
（5）隔膜预处理：提供无纺布隔膜，放入离子液体EtMeImBr/EtMeImCl中浸泡24小时；
（6）电化学电容器的组装：选用2块步骤（4）制得的掺氮石墨烯电极分别作为正极和负极，将正极、步骤（5）预处理后的隔膜、负极按从上至下的顺序安装到电池壳体上，密封，得到电化学电容器。
实施例十
一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取500目的人造石墨粉50g与高锰酸钾150g，加入到1.15L 0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入18.525L去离子水；15分钟后向混合液中加入75mL过氧化氢除去高锰酸钾，将混合液倒入布氏漏斗中进行抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至洗出的滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨。
（2）离子液体选用1-乙基-3-甲基咪唑氯盐（EtMeImCl），在烧杯中将其熔化得到30L的熔融的离子液体，维持离子液体的温度为210℃，在其中加入步骤（1）制得的氧化石墨30g，再加入300g尿素，将所述烧杯放入微波炉中，以2000W的功率剥离并还原200分钟，得到混合液，所述混合液包括掺氮石墨烯、离子液体和尿素。
（3）将步骤（2）得到的混合液装入离心管中，并转移至高速离心机中，以1000转/分钟的速度离心10分钟，然后倒出上层多余的离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
一种掺氮石墨烯电极的制备方法，包括上述步骤（1）～（3），还包括：
（4）取20g步骤（3）得到的掺氮石墨烯材料置于30mm×50mm的成型模具中，加上模具盖，对模具盖恒定施加20MPa的压力，直到模具盖不再往成型模具底部运动后，保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出成型模具里的样品，得到块状的掺氮石墨烯电极。
一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，所述正极和负极为由上述制备方法制得的掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的聚丙烯隔膜，具体制备方案为：
（5）隔膜预处理：提供聚丙烯隔膜，放入离子液体EtMeImCl中浸泡24小时；
（6）电化学电容器的组装：选用2块步骤（4）制得的掺氮石墨烯电极分别作为正极和负极，将正极、步骤（5）预处理后的隔膜、负极按从上至下的顺序安装到电池壳体上，密封，得到电化学电容器。
实施例十一
一种掺氮石墨烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）取500目的人造石墨粉100g与高锰酸钾300g，加入到2.3L 0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在5℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入37L去离子水；15分钟后向混合液中加入150mL过氧化氢除去高锰酸钾，将混合液倒入布氏漏斗中进行抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至洗出的滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨。
（2）离子液体选用1-乙基-3-甲基咪唑碘盐（EtMeImI），在烧杯中将其熔化得到4L的熔融的离子液体，维持离子液体的温度为230℃，在其中加入步骤（1）制得的氧化石墨80g，再加入1.2L工业氨水，将所述烧杯放入微波炉中，以1500W的功率剥离并还原100分钟，得到混合液，所述混合液包括掺氮石墨烯、离子液体和工业氨水。
（3）将步骤（2）得到的混合液装入离心管中，并转移至高速离心机中，以5000转/分钟的速度离心1分钟，然后倒出上层多余的离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
一种掺氮石墨烯电极的制备方法，包括上述步骤（1）～（3），还包括：
（4）取50g步骤（3）得到的掺氮石墨烯材料置于30mm×50mm的成型模具中，加上模具盖，对模具盖恒定施加20MPa的压力，直到模具盖不再往成型模具底部运动后，保持此压力直到冷却至室温，打开模具，取出成型模具里的样品，得到块状的掺氮石墨烯电极。
一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，所述正极和负极为由上述制备方法制得的掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的聚乙烯隔膜，具体制备方案为：
（5）隔膜预处理：提供聚乙烯隔膜，放入离子液体EtMeImI中浸泡24小时；
（6）电化学电容器的组装：选用2块步骤（4）制得的掺氮石墨烯电极分别作为正极和负极，将正极、步骤（5）预处理后的隔膜、负极按从上至下的顺序安装到电池壳体上，密封，得到电化学电容器。
效果实施例
采用四探针法测试实施例一～十一制得的掺氮石墨烯电极的电导率；同时以0.5A/g的电流密度对实施例一～十一所制得的电化学电容器进行充放电，测试其比电容（在一定电压下，单位重量电容器的电容量），测试结果如表1所示。
现有技术中，未掺氮的石墨烯材料制成的电极的电导率一般在1200～1600S/m之间，0.1A/g的电流密度下充放电时的比电容一般为110～150F/g，从表1可以看出，本发明所述掺氮石墨烯电极的电导率高达4067S/m，较现有技术高250%；由此制得的电化学电容器的比电容（0.5A/g的电流密度下充放电时）最高可达226F/g。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种掺氮石墨烯材料的制备方法，其特征在于，包括：
取氧化石墨，按固液比1g：10~100mL的比例加入到熔融的离子液体中，加入掺氮剂，于1000～2000W的微波炉内处理10～300分钟，得到混合液；
将所述混合液置于离心机中，以1000～5000转/分钟的速度离心1～30分钟，倒出离子液体，得到掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯与离子液体。
2.如权利要求1所述的掺氮石墨烯材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨采用如下步骤制得：按质量比1：3取石墨与高锰酸钾加入0℃的浓硫酸中形成混合液，将混合液的温度保持在0~10℃搅拌2小时；然后将混合液置于室温水浴条件下搅拌24小时，再于冰浴条件下加入去离子水；15分钟后向混合液中加入过氧化氢除去高锰酸钾，抽滤，最后用稀盐酸对抽滤得到的固体物进行洗涤与抽滤，直至滤液呈中性；干燥固体物，得到氧化石墨；所述石墨与浓硫酸的固液比为1g：23mL，所述石墨与去离子水的固液比为1g：387mL，所述高锰酸钾与过氧化氢的固液比为1：25mL。
3.如权利要求2所述的掺氮石墨烯材料的制备方法，其特征在于，所述石墨为天然磷片石墨、人造石墨和膨胀石墨中的任意一种。
4.如权利要求1所述的掺氮石墨烯材料的制备方法，其特征在于，所述离子液体为凝胶状或凝固状的离子液体；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。
5.如权利要求1所述的掺氮石墨烯材料的制备方法，其特征在于，所述掺氮剂为工业氨水或尿素，所述工业氨水按石墨与工业氨水的固液比1g：5～50mL的比例加入；所述尿素按石墨与尿素的质量比1：1～20的比例加入。
6.掺氮石墨烯材料，其特征在于，所述掺氮石墨烯材料是通过权利要求1～5任意一项所述制备方法制得的，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯和离子液体。
7.如权利要求6所述的掺氮石墨烯材料，其特征在于，所述离子液体为凝胶状或凝固状的离子液体；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。
8.一种掺氮石墨烯电极，其特征在于，所述掺氮石墨烯电极的材质为权利要求6所述的掺氮石墨烯材料，所述掺氮石墨烯材料包括掺氮石墨烯和离子液体。
9.如权利要求8所述的掺氮石墨烯电极，其特征在于，所述离子液体为凝胶状或凝固状的离子液体；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑碘盐、1-乙基-2,3-二甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑溴盐、1,2-二甲基-3-乙基咪唑氯盐和1,2-二甲基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐中的至少一种。
10.一种电化学电容器，包括正极、隔膜和负极，其特征在于，所述正极和负极为权利要求8或9所述的掺氮石墨烯电极，所述隔膜为浸泡过离子液体的隔膜。
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