一種三維石墨烯基碳納米多孔材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三維石墨稀基碳納米多孔材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨稀具有尚比表面積、尚導(dǎo)電率、尚機(jī)械性能和尚效電子遷移率，被廣泛應(yīng)用于電極材料。三維石墨烯是一種納米多孔材料，其制備一般采用化學(xué)法氧化剝離的石墨烯，通過引入帶有氨基、羧基、羰基、羥基、氰基等有機(jī)小分子作為連接劑，把氧化石墨烯橋接為三維多孔塊體，通過超臨界或者冷凍干燥獲得比較完善的多孔結(jié)構(gòu)。但是，上述制備方法必須使用超臨近干燥工藝，所以會存在整個干燥過程耗時、干燥過程中易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)重堆垛、對設(shè)備及參數(shù)要求高的問題，并且產(chǎn)量受到設(shè)備容量和性能限制，無法進(jìn)行大批量工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種三維石墨烯基碳納米多孔材料的制備方法，解決了現(xiàn)有三維石墨烯制備方法存在的在干燥時重堆疊收縮的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種三維石墨烯基碳納米多孔材料的制備方法，具體按照以下步驟實施:
[0005]步驟1、按質(zhì)量百分比稱取:間苯二酚溶液或?qū)Ρ蕉尤芤?0%?20%，甲醛溶液或糠醛溶液5 %?10 %，蒸餾水70 %?80 %，石墨烯懸濁液3 %?8 %，催化劑0.1 %?4 %，以上組分的含量總和為100% ;
[0006]步驟2、將經(jīng)步驟I稱取的間苯二酚溶液或?qū)Ρ蕉尤芤?、甲醛溶液或糠醛溶液、石墨烯懸濁液和催化劑添加到?jīng)步驟I稱取的蒸餾水中，攪拌均勻，制得反應(yīng)初始液；
[0007]步驟3、將經(jīng)步驟2制得的反應(yīng)初始液移入帶封口蓋的玻璃瓶內(nèi)，蓋上瓶蓋置于干燥箱中進(jìn)行凝膠反應(yīng)處理，制得濕凝膠；
[0008]步驟4、將經(jīng)步驟3制得的濕凝膠先經(jīng)干燥處理，再經(jīng)碳化處理，制得三維石墨烯基碳納米多孔材料。
[0009]本發(fā)明的特點還在于，
[0010]步驟I中，間苯二酚溶液或?qū)Ρ蕉尤芤旱馁|(zhì)量濃度為10%?50% ;甲醛溶液或糠醛溶液的質(zhì)量濃度為10%?50% ;每升石墨稀懸池液中含石墨稀1mg?15mg ;催化劑為 CoCl2.6H20、NiCl2.2H20、CuCl2.2H20 或 ZnAc.2H20。
[0011 ] 步驟2中，攪拌方法為磁力攪拌，攪拌時間2h?3h。
[0012]步驟3中，凝膠反應(yīng)溫度為80°C?95 °C，凝膠反應(yīng)時間為30min?60min。
[0013]步驟4中，干燥處理的具體實施方法為:將制得的濕凝膠放置于80°C?100°C的干燥箱內(nèi)干燥Ih?3h ;碳化處理的具體實施方法為:使用兩端開口的管式爐，按40cc?60cc流量通純度不小于99.999%的氮?dú)?，按?0°C?50°C每分鐘的速度升溫到650°C?700°C并保溫I?2小時，自然降溫。
[0014]本發(fā)明的有益效果是，一種三維石墨烯基碳納米多孔材料的制備方法，通過簡化了制備過程中必須的超臨界或者冷凍干燥過程，避免了現(xiàn)有技術(shù)中石墨烯在干燥過程中的重堆疊收縮的問題，并且，相對于機(jī)械研磨技術(shù)，本發(fā)明所制備的三維多孔材料固相顆粒和面之間有共價鍵相連，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，從而使材料具備更好的導(dǎo)電、傳質(zhì)、傳熱等性能。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明制備的三維石墨烯的掃描電鏡照片；
[0016]圖2是本發(fā)明制備的三維石墨烯的透射電鏡照片。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018]本發(fā)明一種三維石墨烯基碳納米多孔材料的制備方法，具體按照以下步驟實施:
[0019]步驟1、按質(zhì)量百分比稱取:間苯二酚溶液或?qū)Ρ蕉尤芤?0%?20%，甲醛溶液或糠醛溶液5 %?10 %，蒸餾水70 %?80 %，石墨烯懸濁液3 %?8 %，催化劑0.1 %?4%,以上組分的含量總和為100% ;其中，間苯二酚溶液或?qū)Ρ蕉尤芤旱馁|(zhì)量濃度為10%?50% ;甲醛溶液或糠醛溶液的質(zhì)量濃度為10%?50% ;每升石墨烯懸濁液中含石墨烯 1mg ?15mg ;催化劑為 CoCl2.6H20、NiCl2.2H20、CuCl2.2H20 或 ZnAc.2H20。
[0020]步驟2、將經(jīng)步驟I稱取的間苯二酚溶液或?qū)Ρ蕉尤芤?、甲醛溶液或糠醛溶液、石墨稀懸池液和催化劑添加到?jīng)步驟I稱取的蒸饋水中，磁力攪拌2h?3h，制得反應(yīng)初始液；
[0021]步驟3、將經(jīng)步驟2制得的反應(yīng)初始液移入帶封口蓋的玻璃瓶內(nèi)，蓋上瓶蓋置于干燥箱中進(jìn)行凝膠反應(yīng)處理，凝膠反應(yīng)溫度為80°C?95°C，凝膠反應(yīng)時間為30min?60min，制得濕凝膠；
[0022]步驟4、將經(jīng)步驟3制得的濕凝膠先經(jīng)干燥處理，再經(jīng)碳化處理，其中，干燥處理的具體實施方法為:將制得的濕凝膠放置于80°C?100°C的干燥箱內(nèi)干燥Ih?3h ;碳化處理的具體實施方法為:使用兩端開口的管式爐，按40cc?60cc流量通純度不小于99.999%的氮?dú)?，按?0°C?50°C每分鐘的速度升溫到650°C?700°C并保溫Ih?2h，自然降溫，制得三維石墨稀基碳納米多孔材料。
[0023]實施例1
[0024]按質(zhì)量百分比稱取:間苯二酚溶液或10 %，甲醛溶液10 %，蒸餾水73 %，石墨烯懸濁液3%，CoCl2.6H20 4%，以上組分的含量總和為100% ;其中，間苯二酚溶液的質(zhì)量濃度為10% ;甲醛溶液的質(zhì)量濃度為10% ;每升石墨烯懸濁液中含石墨烯1mg ;將稱取的間苯二酚溶液、甲醛溶液、石墨烯懸濁液和CoCl2.6H20添加到稱取的蒸餾水中，磁力攪拌2h，制得反應(yīng)初始液；將制得的反應(yīng)初始液移入帶封口蓋的玻璃瓶內(nèi)，蓋上瓶蓋置于干燥箱中進(jìn)行凝膠反應(yīng)處理，凝膠反應(yīng)溫度為80°C，凝膠反應(yīng)時間為30min，制得濕凝膠；將制得的濕凝膠先經(jīng)干燥處理，再經(jīng)碳化處理，其中，干燥處理的具體實施方法為:將制得的濕凝膠放置于80°C的干燥箱內(nèi)干燥I小時；碳化處理的具體實施方法為:使用兩端開口的管式爐，按40cc流量通純度不小于99.999%的氮?dú)?，按?0°C每分鐘的速度升溫到650°C并保溫I小時，自然降溫，制得三維石墨稀基碳納米多孔材料。
[0025]實施例2
[0026]按質(zhì)量百分比稱取:間苯二酚溶液10 %，糠醛溶液6 %，蒸餾水80 %，石墨烯懸濁液3%，NiCl2.2H20 1%，以上組分的含量總和為100% ;其中，間苯二酚溶液的質(zhì)量濃度為20%;糠醛溶液的質(zhì)量濃度為20%;每升石墨烯懸濁液中含石墨烯12mg ;將稱取的間苯二酚溶液、糠醛溶液、石墨烯懸濁液和NiCl2.2H20添加到稱取的蒸餾水中，磁力攪拌2.5h，制得反應(yīng)初始液；將制得的反應(yīng)初始液移入帶封口蓋的玻璃瓶內(nèi)，蓋上瓶蓋置于干燥箱中進(jìn)行凝膠反應(yīng)處理，凝膠反應(yīng)溫度為85°C，凝膠反應(yīng)時間為40min，制得濕凝膠；將制得的濕凝膠先經(jīng)干燥處理，再經(jīng)碳化處理，其中，干燥處理的具體實施方法為:將制得的濕凝膠放置于85°C的干燥箱內(nèi)干燥1.5小時；碳化處理的具體實施方法為:使用兩端開口的管式爐，按45cc流量通純度不小于99.999%的氮?dú)猓凑?0°C每分鐘的速度升溫到670°C并保溫1.2小時，自然降溫，制得三維石墨稀基碳納米多孔材料。
[0027]實施例