一种三维石墨烯/四氧化三铁复合纳米材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三维石墨烯/四氧化三铁复合纳米材料的制备方法，以廉价易得的含碳植物材料为碳源，通过微波的辅助下的低温热液碳化首先得到碳包覆的铁纳米颗粒，随后对材料进一步煅烧石墨化得到石墨烯包覆的铁纳米颗粒，最后经二氧化碳氧化得到的三维石墨烯/四氧化三铁复合纳米材料，发明专利技术人对反应工艺与反应器均做了优化，并测试了材料的吸附性能，结果表明：所得的材料具有优异的吸附性能和优异的循环使用性能，可用于吸附水中的有机溶剂或油脂。

【技术实现步骤摘要】
一种三维石墨烯/四氧化三铁复合纳米材料的制备方法
本专利技术涉及一种三维石墨烯/四氧化三铁复合纳米材料的制备方法，属于新材料领域。
技术介绍
石墨烯是一种二维平面碳原子片，填充在蜂窝状晶格中，具有导电率高、机械强度高、柔韧性好、导热性和稳定性好、光吸收范围广、表面积大等特点。这些性质使石墨烯成为许多领域广泛应用的一个有前途的候选者。然而，由于范德瓦尔斯相互作用强烈，且单张石墨薄膜之间的层间接触电阻较高，石墨薄膜更倾向于团聚或再充填，这显著降低了单张石墨薄膜的导电性和机械强度，并减小了其比表面积。对于这个问题，可以通过制备三维石墨烯材料，以抑制单个石墨烯片的团聚或重新封装。三维石墨烯材料具有表面积大、孔体积大、密度低、导电性好、力学性能好等优良性能，已广泛应用于能源储存和转换领域，包括燃料电池、电池、太阳能电池和超级电容器，还可以与磁性材料如四氧化三铁结合去除水中的污染物如溢出的油、染料、有毒金属等。目前，大多数三维石墨烯材料是由石墨烯氧化物或石墨衍生的石墨烯制成，这些原料价格昂贵，不利于推广使用。虽然自然界中的生物质可作为丰富且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维石墨烯/四氧化三铁复合纳米材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一：以可溶性亚铁盐为铁源，含碳植物材料为碳源，将所述铁源溶解在所述碳源溶液中，并搅拌30分钟；/n步骤二：将所述搅拌后的溶液转移至微波反应釜中，在150～180℃的反应温度下保持2～3小时；/n步骤三：将上述反应后的产物过滤收集，并用去离子水、乙醇洗涤，随后在110～120℃下烘箱干燥8～12小时，得到碳包覆的铁纳米颗粒；/n步骤四：将所述碳包覆的铁纳米颗粒装入管式反应器中，用纯度为99.99％的氩气吹扫，置换所述管式反应器中的气体；/n步骤五：对所述管式反应器程序升温至800～900℃，并在所述温度下保持...

【技术特征摘要】
1.一种三维石墨烯/四氧化三铁复合纳米材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：以可溶性亚铁盐为铁源，含碳植物材料为碳源，将所述铁源溶解在所述碳源溶液中，并搅拌30分钟；
步骤二：将所述搅拌后的溶液转移至微波反应釜中，在150～180℃的反应温度下保持2～3小时；
步骤三：将上述反应后的产物过滤收集，并用去离子水、乙醇洗涤，随后在110～120℃下烘箱干燥8～12小时，得到碳包覆的铁纳米颗粒；
步骤四：将所述碳包覆的铁纳米颗粒装入管式反应器中，用纯度为99.99％的氩气吹扫，置换所述管式反应器中的气体；
步骤五：对所述管式反应器程序升温至800～900℃，并在所述温度下保持0.5～1小时，随后将所述管式反应器程序降温直至冷却至室温，得到石墨烯包覆的铁纳米颗粒；
步骤六：在二氧化碳气流下对所述管式反应器程序升温至650～750℃，并在所述温度下保持2.5～3.5小时，随后将所述管式反应器程序降温直至冷却至室温，即得到了三维石墨烯/四氧化铁复合纳米颗粒；
其中，
步骤一中所述铁源的重量份为1～2份，所述碳源的重量份为2～5份，所述碳源溶液的重量份为20～30份，所述碳源溶液的pH为3.0～3.2；
步骤二中所述微波反应釜中的反应压力为0.2～0.3MPa，微波的功率控制为400～500W；步骤四中所述管式反应器为石英材质，内径为25～30公分。


2.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯/四氧化三铁复合纳米材料的制备方法，其特征在于：所述碳源为纤维素、马铃薯淀粉中的任一种。


3.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯/四氧化三铁复合纳米材...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光耀，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33