一种简易制备直立石墨烯纳米片阵列的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109665516A(43)申请公布日2019.04.23(21)申请号201811589279.6(22)申请日2018.12.25(71)申请人兰州大学地址730000甘肃省兰州市城关区天水南路222号(72)发明人栗军帅郭鑫李亚丽(74)专利代理机构北京清诚知识产权代理有限公司11691代理人乔东峰(51)Int.Cl.C01B32/186(2017.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种简易制备直立石墨烯纳米片阵列的方法(57)摘要一种简易制备直立石墨烯纳米片阵列的方法，包括以下步骤，步骤一：将合适的含碳固相前驱物的溶液、粉体、胶状物等涂覆于具有催化作用的衬底上并干燥；步骤二：将含碳前驱物置于管式炉中，在惰性气体的保护下，升高炉内温度，实现直立石墨烯纳米片阵列的制备。本发明具有以下优点：第一，设备简单且易于操作及维护，可大规模生产；第二，制备过程简单、低劳动强度、能耗低，不涉及高温、高压，满足安全、绿色的生产理念；第三，生长的直立石墨烯纳米片可以为单层也可以为少数层（≤10层）。CN109665516ACN109665516A权利要求书1/1页1.一种简易制备直立石墨烯纳米片阵列的方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤一：将合适的含碳固相前驱物的溶液、粉体、胶状物等涂覆于具有催化作用的衬底上并干燥；步骤二：将含碳前驱物置于管式炉中，在惰性气体的保护下，升高炉内温度，实现直立石墨烯纳米片阵列的制备。2.根据权利要求1所述的一种简易制备直立石墨烯纳米片阵列的方法，其特征在于，所述步骤一包括以下步骤：将具有催化作用的衬底进行超声清洗，除去不锈钢衬底表面上的有机无机杂质；将含碳固相前驱物涂覆在具有催化功能的衬底表面，并经过60˚C干燥后放入管式炉中。3.根据权利要求2所述的一种简易制备直立石墨烯纳米片阵列的方法，其特征在于，所述衬底依次在丙酮、乙醇、去离子水清洗溶液中进行超声清洗1-30min；首先在丙酮溶液中超声清洗30min,然后在乙醇溶液中清洗30min，最后在去离子水溶液中超声清洗15min。4.根据权利要求1述的一种简易制备直立石墨烯纳米片阵列的方法，其特征在于，所述步骤二包括以下步骤：将涂覆在具有催化功能的衬底表面的含碳固相前驱物置于管式炉中，抽空管式炉中的空气，通入保护气体；升高炉内温度，使炉内温度达到生长温度700-900˚C，通过将生长温度控制在0-60min，实现直立石墨烯纳米片阵列的可控制备。5.根据权利要求4所述的一种简易制备直立石墨烯纳米片阵列的方法，其特征在于，惰性气体的压强为1KPa-1atm，惰性气体可以是氩气、氮气。6.根据权利要求4所述的一种简易制备直立石墨烯纳米片阵列的方法，其特征在于，升高炉内温度时，升温速率为5–10˚C/min。7.根据权利要求1所述的一种简易制备直立石墨烯纳米片阵列的方法，其特征在于，所述含碳固相前驱物为CxHyOz，CxHyOz在高温下会彻底分解成C和H2O，反应如下：CxHyOz→xC+H2O。8.根据权利要求1所述的一种简易制备直立石墨烯纳米片阵列的方法，其特征在于，所述衬底为含有Fe、Ni、Co等多种催化剂的304不锈钢片。2CN109665516A说明书1/3页一种简易制备直立石墨烯纳米片阵列的方法技术领域[0001]本发明涉及垂直石墨烯纳米片的制作方法，特别涉及一种直立石墨烯纳米片（VerticalGrapheneNanosheets）阵列的大规模制备方法。背景技术[0002]垂直石墨烯纳米片（VerticalGrapheneNanosheets）,也称为碳纳米墙，是一种具有开放边缘的二维纳米结构。这种独特的碳纳米结构使得其在化学、生物传感、能源存储等方面得到广泛应用。[0003]目前，垂直石墨烯纳米片的制作方法主要有等离子体增强化学气相沉积（PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition,PECVD），热丝化学气相沉积（HotFilamentChemicalVaporDeposition,HFCVD），以及最新的热化学气相沉积（ThermalChemicalVaporDeposition,TCVD）。但是，这些方法操作复杂，设备昂贵，不易于实现直立石墨烯的工业化生产。[0004]因此，现有技术存在的问题，有待于进一步改进和发展。发明内容[0005]（一）发明目的：为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于管式炉中固相前驱物的热化学过程生长直立石墨烯纳米片的方法。[0006]（二）技术方案：为了解决上述技术问题，本技术方案提供一种简易制备直立石墨烯纳米片阵列的方法，包括以下步骤，步