一种低成本制备三维多孔石墨烯的制备工艺制造技术

本发明专利技术属于碳纳米材料领域，具体涉及一种低成本制备三维多孔石墨烯的制备工艺。本发明专利技术所选的碳源是以废弃煤矸石为基本原材，实现了废弃煤矸石的资源化再利用，可以节约材料，降低能耗。加入了金属催化剂，使石墨化进程加速，石墨温度降低，石墨化程度增大，层间距增大，更容易插层，剥离得到的石墨烯品质更高。使用氧化石墨烯水溶液为前驱体进行原位自组装，有效减少了石墨烯片层之间的堆叠，保留了石墨烯的优异性能。采用低成本的制备工艺，低成本的碳源制得了品质较高的三维多孔石墨烯，并可大量制备，有助于其下游产品的研发：污染物吸附，电阻型气体传感器、锂离子电池、超级电容器、改性水泥混凝土等。水泥混凝土等。水泥混凝土等。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本制备三维多孔石墨烯的制备工艺


[0001]本专利技术属于碳纳米材料领域，具体涉及一种低成本制备三维多孔石墨烯的制备工艺。

技术介绍

[0002]2004年，Andre Geim和Konstantin Novoselov首次从石墨中剥离出石墨烯，它是一种由sp2杂化C原子以共价键形式形成的无限六元环单元的二维纳米材料。石墨烯被认为是所有其他维度碳纳米材料的基本组成单位，可以被包裹成零维富希勒体，卷曲成一维碳纳米管，堆叠成三维石墨。石墨烯具有强度最高(1.0TPa)、拉伸强度最大(130GPa)、比表面积最大(2630m2/g)等优点。此外，室温下石墨烯的电子迁移率高达15000cm2/V，导热系数高达3000
‑
5000w/(m
·
K)。石墨烯凭借其优良的性能，吸引了国内外诸多学者的关注，一度成为研究热点。
[0003]但是石墨烯因为片层之间的π
‑
π堆叠作用和较强的范德华力，极易发生团聚，会使比表面积大幅度缩小，从而大大降低了其力学性能和电导性，严重限制了优异性能的发挥。解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本制备三维多孔石墨烯的制备工艺，包括以下制备步骤：步骤1、从无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤中的一种或者多种组合中所选取煤矸石的残煤煤源；步骤2、对所选的煤矸石残煤煤源进行机械粉碎；步骤3、从粉碎后的残煤煤源浮选分离出有机成分和矿物成分；步骤4、将分离得到的有机成分湿粉球磨至200
‑
500目；步骤5、加催化剂与纳米级有机成分共混研磨获得均匀的混合物，其中催化剂与有机成分的质量比为0.1
‑
1：1；步骤6、对上述混和物在2000
‑
3000℃高温下处理1
‑
24h，处理过程中充入高纯氮气或高纯氩气保护气体，使其石墨化；步骤7、将1质量份石墨化的有机成分与40
‑
100质量份的浓硫酸、6
‑
9质量份的浓磷酸共混，冰水浴搅拌获得均匀混合溶液，加入25
‑
60质量份的高锰酸钾，升温至30
‑
40℃，反应90
‑
150min，然后加入50
‑
120质量份的去离子水，升温至80
‑
100℃反应15
‑
30min分钟，再加入7
‑
10质量份的双氧水，搅拌至金黄色，对其离心洗涤后使用超声剪切破碎后获得氧化石墨烯水溶液，对所获得氧化石墨烯水溶液经真空干燥，过500目筛后获得氧化石墨烯粉体；步骤8、对所获得的氧化石墨烯粉体、还原剂和去离子水共混搅拌均匀后，将其置于聚四氟乙烯衬里的反应釜中或可直接置于任意形状的烧杯中，控制反应温度90℃
‑
180℃、反应时间3
‑
8h，在水自身的压强作用下进行合成，进行原位自组装可获得多种三维多孔石墨烯。2.如权利要求1所述的一种低成本制备三维多孔石墨烯的制备工艺，其特征在于，所述步骤2中，机械粉碎包括球磨、研磨、碾磨中的一种或者多种组合。3.如权利要求1所述的一种低成本制备三维多...

【专利技术属性】
技术研发人员：付莹，王荣政，孔祥清，张婷婷，王学志，郭峰瑞，傅强，孙艳，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：