一种利用层状模板碳化制备石墨烯的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用层状磷酸盐模板碳化碳水化物制备石墨烯的方法，首先合成一种层状化合物磷酸盐作为层状模板，再将天然分子碳水化合物作为碳源，通过静电作用吸附到层间，先低温初步碳化，然后在高温下碳化，得到磷酸盐层间石墨烯均匀生长的复合物，最后通过溶解、离心分离，干燥，即可得到高质量的石墨烯。本发明专利技术利用层状磷酸盐作为模板，在高温煅烧过程中，利用层状磷酸盐中的晶格催化元素作为活性基点，将碳源碳化成高质量石墨烯，其碳源来源丰富，制备工艺简单、温和、成本较低，可大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种利用层状模板碳化制备石墨烯的方法
本专利技术属于纳米材料制备
，尤其涉及一种利用层状模板碳化制备石墨烯的方法。
技术介绍
石墨烯是由单层碳原子采用SP2杂化堆积而成的二维蜂巢状晶体点阵的碳质材料，其特殊结构使石墨烯表现出优异的力学性能、奇特的电学性质和良好的热学性质，例如石墨烯杨氏模量可达11000GPa，断裂强度达125GPa，热导率达5000W/m•K，理论比表面积高达2630m2/g，而且具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应和超高的电导率等性质，在航空航天、新材料、电力、电子等领域具有良好的应用前景。石墨烯的制备方法包括两大类，即“top-dwon”和“bottom-up”法。前者通过克服石墨层间的强的π-π相互作用自上而下来获得石墨烯（包括hummer氧化-还原法、机械或电化学剥离、球磨、超临界撑开等），该法既费时又费力，并且产量很低。后者一般通过高温高压自下而上将原子组装成二维片状石墨烯（包括化学气相沉积法、电弧放电法、聚合物裂解法等）。其中最常用的是化学气相沉积法，可以制备出高质量、大面积的石墨烯，但是其制备石墨烯所需理想的基片材料的制备过程复杂，且所需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用层状模板碳化制备石墨烯的方法，其特征在于具体步骤如下：（1）将可溶性金属盐与可溶性磷酸盐分别溶解后，混合搅拌形成凝胶液，将该凝胶转移至反应釜中，在60‑200℃反应4‑150h，用蒸馏水洗涤至中性，分离、干燥后得到层状磷酸盐；（2）将碳水化合物的水溶液，加入到经超声波处理或机械搅拌得到的层状磷酸盐悬浮液，在50‑100℃下搅拌6‑48h，使碳水化合物充分进入层状磷酸盐的层间，最后经离心洗涤、干燥、研磨，得到前驱体粉末；（3）将前驱体于100‑200℃下进行预碳化处理0.5‑2h得到固体粉末；然后在惰性气体保护下，将固体粉末于将固体粉末于真空管式炉中，高温煅烧，得到磷酸盐/石墨烯复合物；...

【技术特征摘要】
1.一种利用层状模板碳化制备石墨烯的方法，其特征在于具体步骤如下：（1）将可溶性金属盐与可溶性磷酸盐分别溶解后，混合搅拌形成凝胶液，将该凝胶转移至反应釜中，在60-200℃反应4-150h，用蒸馏水洗涤至中性，分离、干燥后得到层状磷酸盐；（2）将碳水化合物的水溶液，加入到经超声波处理或机械搅拌得到的层状磷酸盐悬浮液，在50-100℃下搅拌6-48h，使碳水化合物充分进入层状磷酸盐的层间，最后经离心洗涤、干燥、研磨，得到前驱体粉末；（3）将前驱体于100-200℃下进行预碳化处理0.5-2h得到固体粉末；然后在惰性气体保护下，将固体粉末于将固体粉末于真空管式炉中，高温煅烧，得到磷酸盐/石墨烯复合物；（4）将得到的磷酸盐/石墨烯复合物加入到盐酸溶液中，常温搅拌0.5-8h，离心分离、干燥即可得石墨烯粉末；所述步骤（1）中可溶性金属盐选自金属硝酸盐或氧氯化物；所述的金属包括钛、锆、锡、铪、铌、锗和铅中的一种；所述的可溶性磷酸盐是磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢胺和磷酸氢二胺的一种或两种；其中，金属和磷的摩尔比1:2-5；层状磷酸盐包括层状磷酸钛、层状磷酸锆、层状磷酸锡、层状磷酸铪、层...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂生，汪丽娟，
申请(专利权)人：合肥杰事杰新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34