由石墨直接制备多孔石墨烯的方法.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CN109368621A(43)申请公布日2019.02.22(21)申请号201811579832.8(22)申请日2018.12.24(71)申请人中国科学院兰州化学物理研究所地址730000甘肃省兰州市城关区天水中路18号(72)发明人邱洪灯谭洪鑫李湛陈佳(74)专利代理机构兰州智和专利代理事务所(普通合伙)62201代理人张英荷(51)Int.Cl.C01B32/184(2017.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称由石墨直接制备多孔石墨烯的方法(57)摘要本发明公开了一种由石墨直接制备多孔石墨烯的方法，是将Hummers法制备过程中得到的含有金属盐的黄色混合物加水进行稀释，超声分散使其混合均匀；抽滤，使得混合物被截留在滤纸上；干燥后置于马弗炉中煅烧，使未被盐覆盖的氧化石墨烯被氧化除去；所得产物依次用盐酸和水洗涤除去氧化物，烘干，即得多孔石墨烯。本发明将部分燃烧法与Hummers法相结合，以氧化石墨层间层状硫酸盐作为阻燃剂，以Hummers法过程中的副产物——金属盐作为孔模板剂，不需再额外引入模板剂，简化了制备过，降低了制备成本；省去了传统自上而下开孔方法中氧化石墨烯的清洗过程；通过稀释即可实现孔径调控，使多孔石墨烯产业化成为可能。CN109368621ACN109368621A权利要求书1/1页1.由石墨直接制备多孔石墨烯的方法，是将Hummers法制备过程中得到的含有金属盐的黄色混合物加水进行稀释，超声分散使其混合均匀；抽滤使得混合物被截留在滤纸上；干燥后置于马弗炉中燃烧，盐覆盖的氧化石墨烯被还原，未被盐覆盖的氧化石墨烯被氧化除去；所得产物依次用盐酸和水洗涤除去氧化物和盐，洗涤完全后将产物烘干，即得多孔石墨烯。2.如权利要求1所述由石墨直接制备多孔石墨烯的方法，其特征在于：所述黄色混合物加水稀释至浓度为64~258g/L。3.如权利要求1所述由石墨直接制备多孔石墨烯的方法，其特征在于：燃烧温度为450~550℃，燃烧时间为4~12min。4.如权利要求1所述由石墨直接制备多孔石墨烯的方法，其特征在于：所述超声分散时间为4~6min。2CN109368621A说明书1/4页由石墨直接制备多孔石墨烯的方法技术领域[0001]本发明涉及一种多孔石墨烯的制备方法，尤其涉及一种由石墨直接制备多孔石墨烯的方法，主要作为超级电容器的电极材料。背景技术[0002]多孔石墨烯作为一种新型的石墨烯基材料，不仅保留有石墨烯本身的优异性质，而且相比惰性的石墨烯表面，孔的引入可以有效的打开石墨烯的能带隙，大大提高物质的运输效率，更加有利于电子、离子、气体的转移与存储。目前，多孔石墨烯的制备方法从宏观角度来讲可以归纳为两类：（i）自上而下法——电子束或离子束轰击，化学刻蚀，部分燃烧等和（ii）自下而上法——从单体直接化学合成（例如Ag催化聚合自组装法）。在已有的自上而下制备多孔石墨烯的方法中，研究者大部分是将氧化石墨烯作为原料。一般制备氧化石墨烯采用传统的化学剥离法，即Hummers法。改进的Hummers法以鳞片石墨为原料，高锰酸钾、浓硫酸为氧化剂，将石墨氧化成氧化石墨，再通过超声清洗，去掉金属盐，得到单层的氧化石墨烯。总体而言，自上而下法制备多孔石墨烯的思路是，首先将石墨氧化并剥离成氧化石墨烯，再开孔得到多孔石墨烯。在Hummers法制备多孔石墨烯过程中，水洗之前的氧化石墨层间充满了层状硫酸盐，过滤后层间的层状硫酸盐可以形成一定尺寸的多孔结构。基于此发现，我们将部分燃烧法与Hummers法相结合，以层状硫酸盐作为阻燃剂，提出了一种从石墨直接制备多孔石墨烯的方法。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种由石墨直接制备多孔石墨烯的方法。[0004]一、多孔石墨烯的制备将Hummers法制备过程中得到的含有金属盐的黄色混合物加水稀释至浓度为64~258g/L，超声分散4~6min；使其混合均匀；抽滤使得混合物被截留在滤纸上，氧化石墨烯表面形成带有缺陷孔的盐水滑层；干燥后置于马弗炉中在450~550℃下燃烧4~12min，盐覆盖的氧化石墨烯被还原，未被盐覆盖的氧化石墨烯被氧化除去；所得产物依次用盐酸和水洗涤除去氧化物和盐，洗涤完全后将产物烘干，即得多孔石墨烯。[0005]二、多孔石墨烯的结构表征图1为不同燃烧时间条件下所制备的多孔石墨烯的透射电镜表征及孔径分布统计结果。由此看出，热处理时间的增长不会导致多孔石墨烯的孔径规律性变化。[0006]图2为不同燃烧温度条件下所制备得到的多孔石墨烯的透射电镜表征及孔径分布统计结果。由此看出，热处理温度的变化不会导致多孔石墨烯的孔径规律性变化。[0007]图3为不同浓度混合物制备得到的多孔石墨烯的透射电镜表征及孔径