專利名稱：一種多孔石墨烯材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種納米材料的制備方法，具體涉及一種批量制備多孔石墨烯的 方法。
背景技術：
石墨烯材料是由單層石墨組成的納米級石墨材料，由于具有優(yōu)異的導電性、導 熱性及力學性能，在納米器件、導熱、導電及儲能領域有著巨大的潛在應用價值，石墨烯 材料的理論比表面積高達^K)0m2/g，具有突出的導熱性能(3000W/(m*K))和力學性能 (1060GPa)，以及室溫下高速的電子遷移率(15000cm2/(V · s))。多孔石墨烯是在石墨烯的 片層中通過物理或化學的方法制造一些具有納米尺寸的孔洞，這種結構使得石墨烯在做為 能源、催化或者吸附材料時，不僅具有很高的比表面積，同時還有很好的傳質效應，充分發(fā) 揮這種二維納米片層材料的優(yōu)勢，目前關于多孔石墨烯的制備還少有報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種能制備出含氧量低、石墨化度高、在石墨烯片層分布 直徑大于2nm的孔洞的多孔石墨烯材料，而且原料成本低、工藝簡單、易于批量生產的多孔 石墨烯材料的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的(1)將金屬氧化物的納米顆粒分散在溶劑中；(2)將石墨化催化劑的可溶性鹽及聚合物加入步驟(1)得到的產物中，均勻混合；(3)將步驟⑵得到的產物加熱抽真空去除溶劑；(4)將步驟(3)所得產物于惰性氣氛下在500-1000°C溫度下熱處理0. 5-400min, 冷卻后收集固體產物；(5)用稀酸處理固體產物將催化劑以及金屬氧化物納米顆粒溶解除去，即得多孔 石墨烯材料。本發(fā)明還可以包括1、所述的金屬氧化物的納米顆粒為堿土金屬氧化物、稀土金屬氧化物高溫不易分 解和被還原的金屬氧化物納米顆粒其中的任意一種或兩種以上。2、所述的聚合物為熱塑性聚合物、熱固性聚合物、熱塑性聚合物的共混物、熱固性 聚合物的共混物或者熱固性聚合物和熱塑性聚合物的混合物；3、所述的石墨化催化劑的可溶性鹽包括Ni、Co、Fe、Pt、Au、Cu、Mn、Mo、Ti、V的氯 化物、硝酸鹽或者硫酸鹽中的至少一種；4、所述的金屬氧化物納米顆粒的粒徑為2-200nm ；5、所述的金屬氧化物納米顆粒與溶劑的重量比為1 10-1000;6、金屬氧化物、石墨化催化劑和聚合物重量比為0.001-0. 1 0.001-1 1 ；7、所述熱處理可通過感應加熱、輻射熱能、激光、紅外、微波、等離子體、紫外線等加熱進行所述的熱處理。本發(fā)明提供了一種批量制備多孔石墨烯材料的方法。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點用本發(fā)明的方法制備的多孔石墨烯材料含氧量低、石墨化度高、在石墨烯片層分 布直徑大于2nm的孔洞。制備方法簡單、原料易得、可以批量制備、容易實現(xiàn)工業(yè)化生產。


附圖為本發(fā)明實施例5所制備的多孔石墨烯材料的透射電鏡照片。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明實施例1將平均粒徑IOnm的MgO顆粒以重量比1 10的比例通過超聲分散在四氫呋喃中 制備分散液，將CoCl2與聚丙烯按MgO CoCl2 聚丙烯重量比0.001 0. 001 1的比例 混合均勻，抽真空去除溶劑后置于惰性氣氛氮氣中400°C熱處理300分鐘，冷卻后，收集固 體，置于稀鹽酸中充分洗滌，過濾水洗至中性，烘干既得多孔石墨烯材料。實施例2將平均粒徑為2nm的CaO顆粒以重量比1 100的比例通過超聲分散在四氫呋喃 中制備分散液，將NiSO4與聚乙烯按CaO NiSO4 聚乙烯重量比為0.01 0. 005 1的 比例混合均勻，抽真空去除溶劑后置于惰性氣氛氮氣中1000°C熱處理0.5分鐘，冷卻后，收 集固體，置于稀鹽酸中充分洗滌，過濾水洗至中性，烘干既得多孔石墨烯材料。實施例3將平均粒徑為200nm的CeO2顆粒以重量比1 1000的比例通過超聲分散在氮、 氮二甲基甲酰胺中制備分散液，將!^SO4與聚苯乙烯按( FeSO4 聚苯乙烯重量比為 0.01 1 1的比例混合均勻，抽真空去除溶劑后置于惰性氣氛氮氣中600°C熱處理50 分鐘，冷卻后，收集固體，置于稀鹽酸中充分洗滌，過濾水洗至中性，烘干既得多孔石墨烯材 料。實施例4將平均粒徑為50nm的La2O3顆粒以重量比1 500的比例通過超聲分散在乙醇中 制備分散液，將Cu (NO3)2與環(huán)氧樹脂按La2O3 Cu(NO3)2 環(huán)氧樹脂重量比為0.1 :0.1:1 的比例混合均勻，抽真空去除溶劑后置于惰性氣氛氮氣中800°C熱處理10分鐘，冷卻后，收 集固體，置于稀鹽酸中充分洗滌，過濾水洗至中性，烘干既得多孔石墨烯材料。實施例5將平均粒徑為50nm的CaO顆粒以重量比1 500的比例通過超聲分散在四氫呋喃 中制備分散液，將Ni (NO3)2與聚丙烯和聚苯乙烯的混合物按CaO Ni (NO3)2 聚合物(其 中聚丙烯和聚苯乙烯的重量比為1 1)重量比為0.01 0.5 1的比例混合均勻，抽真 空去除溶劑后置于惰性氣氛氮氣中700°C熱處理10分鐘，冷卻后，收集固體，置于稀鹽酸中 充分洗滌，過濾水洗至中性，烘干既得多孔石墨烯材料。
權利要求
1.一種多孔石墨烯材料的制備方法，其特征是(1)將金屬氧化物的納米顆粒分散在溶劑中；(2)將石墨化催化劑的可溶性鹽及聚合物加入步驟(1)得到的產物中，均勻混合；(3)將步驟(2)得到的產物加熱抽真空去除溶劑；(4)將步驟C3)所得產物于惰性氣氛下在500-1000°C溫度下熱處理0.5-400min，冷卻 后收集固體產物；(5)用稀酸處理固體產物將催化劑以及金屬氧化物納米顆粒溶解除去，即得多孔石墨 烯材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的多孔石墨烯材料的制備方法，其特征是所述的金屬氧化物 的納米顆粒為堿土金屬氧化物、稀土金屬氧化物高溫不易分解和被還原的金屬氧化物納米 顆粒其中的任意一種或兩種以上。
3.根據(jù)權利要求2所述的多孔石墨烯材料的制備方法，其特征是所述的聚合物為熱 塑性聚合物、熱固性聚合物、熱塑性聚合物的共混物、熱固性聚合物的共混物或者熱固性聚 合物和熱塑性聚合物的混合物；
4.根據(jù)權利要求3所述的多孔石墨烯材料的制備方法，其特征是所述的石墨化催化 劑的可溶性鹽包括Ni、Co、！^、Pt、Au、Cu、Mn、Mo、Ti、V的氯化物、硝酸鹽或者硫酸鹽中的至 少一種；
5.根據(jù)權利要求4所述的多孔石墨烯材料的制備方法，其特征是所述的金屬氧化物 納米顆粒的粒徑為2-200nm ；
6.根據(jù)權利要求5所述的多孔石墨烯材料的制備方法，其特征是所述的金屬氧化物 納米顆粒與溶劑的重量比為1 10-1000;
7.根據(jù)權利要求6所述的多孔石墨烯材料的制備方法，其特征是金屬氧化物、石墨化 催化劑和聚合物重量比為0.001-0. 1 0.001-1 1。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種多孔石墨烯材料的制備方法。(1)將金屬氧化物的納米顆粒分散在溶劑中；(2)將石墨化催化劑的可溶性鹽及聚合物加入步驟(1)得到的產物中，均勻混合；(3)將步驟(2)得到的產物加熱抽真空去除溶劑；(4)將步驟(3)所得產物于惰性氣氛下在500-1000℃溫度下熱處理0.5-400min，冷卻后收集固體產物；(5)用稀酸處理固體產物將催化劑以及金屬氧化物納米顆粒溶解除去，即得多孔石墨烯材料。用本發(fā)明的方法制備的多孔石墨烯材料含氧量低、石墨化度高、在石墨烯片層分布直徑大于2nm的孔洞。制備方法簡單、原料易得、可以批量制備、容易實現(xiàn)工業(yè)化生產。
文檔編號C01B31/04GK102107868SQ20111004872
公開日2011年6月29日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權日2011年3月1日
發(fā)明者范壯軍, 趙乾坤, 閆俊, 魏彤 申請人:哈爾濱工程大學