一种高连续性均匀规律孔隙结构三维石墨烯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高连续性的均匀规律孔隙结构三维石墨烯的制备方法，包括以下步骤：1.设计所需三维石墨烯的宏观形状、内部孔隙孔径及孔隙间距；2.准备直径与三维石墨烯孔径相当的微球。3.制备载体微球分散液及氧化石墨烯分散液；3.将载体微球分散液与氧化石墨烯分散液混合；4.根据所设计的孔隙分布调整超声相控阵超声波的频率以及各探头工作情况，形成相应驻波声场，利用驻波控制载体微球在分散液中的空间分布；5.调节分散液pH，形成内部含有载体微球的三维氧化石墨烯，取出干燥；6.去除载体微球，形成具有均匀规律孔隙结构的三维氧化石墨烯；7.将三维氧化石墨烯还原，得到连续性好、孔隙分布均匀规律的三维石墨烯；本发明专利技术借助超声相控阵驻波声场控制载体微球形成均匀规律的空间排列，以制备连续性好且具有均匀规律孔隙结构的三维石墨烯，工艺高效、简便、可控性强。

【技术实现步骤摘要】
一种高连续性均匀规律孔隙结构三维石墨烯的制备方法
本专利技术涉及三维石墨烯的制备领域，具体涉及一种高连续性均匀规律孔隙结构三维石墨烯的制备方法。
技术介绍
石墨烯拥有优异的层内性能，包括高迁移率、高导热率等；层与层之间则不具备这些层内的优异性能。然而单层石墨烯仅有0.34nm厚度，单层或者少层的二维石墨烯无论用在导电、储能或者散热都难以发挥作用；并且容易产生聚集和重堆积，比表面积严重降低；二维石墨烯难以操作，进一步限制了其应用。三维石墨烯将二维石墨烯进行构建而得的，宏观上看是三维结构，微观上看仍然保持了石墨烯的二维结构，微观二维结构的片层石墨烯在不同方向的组合得到三维石墨烯宏观结构，这种结构利用了石墨烯优良的层内性能，同时保证了高比表面积，数量巨大的微观结构组合成宏观三维结构使得其导电、导热、吸附等能力极大增强。三维石墨烯结构易于操作，适用于多种场合。三维石墨烯性能的核心基础仍然是二维石墨烯层内性能，所以构建三维石墨烯应实现高密度和均匀性。高密度指的是一定体积内含有的石墨烯片层数量多，从而使得其电学、热学乃至力学性能更佳；均匀性指的是高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高连续性均匀规律孔隙结构三维石墨烯的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：/n一、设计所需三维石墨烯内部孔隙大小及分布情况：根据功能需求，确定三维石墨烯宏观结构及内部孔隙的孔径和间距，这些参数将会决定三维石墨烯的密度、孔径、孔隙率和比表面积，从而决定三维石墨烯所需的性能；/n二、准备载体微球分散液及制备氧化石墨烯分散液：根据步骤一中确定的孔隙大小，选择相应尺寸的载体微球，将其均匀分散在去离子水中；并配置氧化石墨烯水分散液；/n三、将载体微球分散液与氧化石墨烯水分散液混合：先将两分散液均调节至pH＝2，使微球和氧化石墨烯均带负电荷，避免微球或者氧化石墨烯团聚；之后将载体微球分散液与...

【技术特征摘要】
1.一种高连续性均匀规律孔隙结构三维石墨烯的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
一、设计所需三维石墨烯内部孔隙大小及分布情况：根据功能需求，确定三维石墨烯宏观结构及内部孔隙的孔径和间距，这些参数将会决定三维石墨烯的密度、孔径、孔隙率和比表面积，从而决定三维石墨烯所需的性能；
二、准备载体微球分散液及制备氧化石墨烯分散液：根据步骤一中确定的孔隙大小，选择相应尺寸的载体微球，将其均匀分散在去离子水中；并配置氧化石墨烯水分散液；
三、将载体微球分散液与氧化石墨烯水分散液混合：先将两分散液均调节至pH＝2，使微球和氧化石墨烯均带负电荷，避免微球或者氧化石墨烯团聚；之后将载体微球分散液与氧化石墨烯水分散液按比例均匀混合；
四、根据所设计的孔隙分布确定超声波长并调整超声相控阵形成相应驻波声场，通过驻波控制载体微球在分散液中的空间分布：将步骤三中的混合分散液加入超声相控阵设备的腔体中，根据步骤一中所设计的宏观结构、孔隙和间距，选择超声波频率，控制超声相控阵各超声发射器的开关情况及发射超声波的相位，在超声相控阵设备的腔体中形成稳定的超声驻波声场，利用超声相控阵设备的腔体中形成的声场控制载体微球稳定在驻波的波节处，使微球形成步骤一中所设计的孔隙分布情况；
五、调节分散液pH，形成三维氧化石墨烯：通过向超声相控阵设备的腔体中加入碱溶液调节分散液pH＝6，使分散液中氧化石墨烯和载体微球带上相反的电荷，分散液中的氧化石墨烯开始围绕各个载体微球包覆沉积，逐渐团聚形成高连续性的三维氧化石墨烯结构；
六、干燥：待三维氧化石墨烯稳定后，去除多余分散液，然后干燥三维氧化石墨烯；
七、去除三维氧化石墨烯中的载体微球：通过物理或化学方法，去除三维氧化石墨烯中的载体微球，在微球存在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢，文帅，白民宇，刘卫国，解飞，赵季杰，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61