一种利用复合金属模板制备大面积3D石墨烯的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用复合金属模板制备大面积3D石墨烯的方法，该方法在泡沫镍上镀一层铜(或在泡沫铜上镀一层镍)，然后高温加热使其表面变成铜镍合金，然后在CVD工艺的生长温度下，通入碳源，降温时在智能复合金属薄膜表面生长出石墨烯，利用智能复合金属薄膜来控制石墨烯的层数，制备出高品质、大面积3D石墨烯。解决了传统CVD方法制备3D石墨烯存在的层数难以控制和覆盖不全的问题，能够得到质量更好的3D石墨烯。

A method for the preparation of large area 3D graphene by using a composite metal template

【技术实现步骤摘要】
一种利用复合金属模板制备大面积3D石墨烯的方法
本专利技术涉及一种利用复合金属模板制备大面积3D石墨烯的方法，属于石墨烯制备

技术介绍
在刚过去的几年时间里，由石墨烯自组装而成的三维材料己经被认为是纳米科技领域中最有前景的材料之一，在化学领域中广受关注。3D石墨烯是由单层二维碳原子单元堆叠形成的三维空间体(相比于二维石墨烯的结构)，为三维交联多孔结构。3D石墨烯表现出了更好的导电性、更大的比表面积、更强大的机械优势和动力学性能等优良的内在属性。理想的3D石墨烯框架构成包含了单层石墨烯的高导电性，孔径通常在数百纳米到几个微米或者更小，而空隙结构可以增大比表面积，增强材料的机械性能，即多孔柔韧成为独特的3D石墨烯三维结构的应用优势。三维网状的多孔交联结构，使得3D石墨烯的稳定性比二维结构更好，比表面积和空间利用率更大。可有效地减少片层石墨烯的团聚，保证质子转移通畅。除此之外，3D石墨烯材料的另一个更大优势是便于多次处理回收使用。3D石墨烯及其复合材料的三维交联结构及石墨烯本身的诸多优异性能，具有吸附、催化等性能，使得它在超级电容器、生物传感器、电催化应用和环境保护等领域拥有广阔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用复合金属模板制备大面积3D石墨烯的方法，包括如下步骤：(1)提供一泡沫金属，进行清洗，去除表面杂质，得到除杂后的泡沫金属；(2)将除杂后的泡沫金属上采用电镀或者沉积方式电镀或沉积上一层其他金属，得到复合金属；(3)将复合金属置于CVD生长炉的石英舟样品台上，抽真空，升温至200‑300℃，通入高纯氩气，压力控制在100‑300mbar，保温1～5min；然后升温至550‑650℃，通入高纯氢气，压力控制在100‑300mbar，保温8～12min，退火后得到泡沫金属合金；(4)继续升温至1000‑1100℃，保温10‑30min，通入高纯碳源气体，压力控制在100‑300mbar，保温...

【技术特征摘要】
1.一种利用复合金属模板制备大面积3D石墨烯的方法，包括如下步骤：(1)提供一泡沫金属，进行清洗，去除表面杂质，得到除杂后的泡沫金属；(2)将除杂后的泡沫金属上采用电镀或者沉积方式电镀或沉积上一层其他金属，得到复合金属；(3)将复合金属置于CVD生长炉的石英舟样品台上，抽真空，升温至200-300℃，通入高纯氩气，压力控制在100-300mbar，保温1～5min；然后升温至550-650℃，通入高纯氢气，压力控制在100-300mbar，保温8～12min，退火后得到泡沫金属合金；(4)继续升温至1000-1100℃，保温10-30min，通入高纯碳源气体，压力控制在100-300mbar，保温5-30min进行生长石墨烯，生长完成后，关闭碳源气体，继续通高纯氩气，压力控制在100-300mbar，把加热区间拉到另一侧，快速降温至500-600℃，然后自然降温到室温，在泡沫复合金属表面生长出3D石墨烯；(5)将步骤(4)生长好石墨烯的泡沫复合金属，除去复合金属，清洗、烘干得到大面积3D石墨烯。2.根据权利要求1所述的利用复合金属模板制备大面积3D石墨烯的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的泡沫金属为泡沫镍或泡沫铜，泡沫金属的孔径：0.01mm-10mm，孔隙率为60％-99％；所述的清洗为将泡沫金属依次用去离子水、无水酒精进行超声清洗。3.根据权利要求1所述的利用复合金属模板制备大面积3D石墨烯的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的其他金属为铜或镍，当步骤(1)泡沫金属为泡沫镍，步骤(2)的其他金属为铜；当步骤(1)泡沫金属为泡沫铜，步骤(2)的其他金属为镍。4.根据权利要求1所述的利用复合金属模板制备大面积3D石墨烯的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志远，樊唯镏，赵莉莉，于法鹏，程秀凤，赵显，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37