本发明专利技术公开了一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法及装置，包括以下步骤：A、将碳源放置于柔性导电基底的表面，利用热压辊加热压合后得到含碳基底；B、对含碳基底进行碳化，同时利用活化剂对含碳基底进行活化，干燥后得到导电碳化物；C、利用第一带电压辊对压导电碳化物的两侧进行石墨化，得到石墨烯薄膜；D、对石墨烯薄膜进行清洗并干燥，得到高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜。本技术方案提出的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法及装置，基于焦耳热闪蒸技术制备石墨烯薄膜，步骤简单，操作性强，有利于提升石墨烯薄膜的比表面积，同时便于进行大批量加工。同时便于进行大批量加工。同时便于进行大批量加工。
【技术实现步骤摘要】
一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法及装置
[0001]本专利技术涉及石墨烯薄膜加工领域，尤其涉及一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法及装置。
技术介绍
[0002]高比表面积石墨烯薄膜不仅保持了石墨烯的高导电性、优异机械性和强化学稳定性等特性，还具有高比表面积、微纳多孔结构等特征，在柔性微型储能等高性能器件中引起了广泛关注。
[0003]传统工艺制备的高比表面积石墨烯薄膜是由多步法实现的，即先将还原或微波剥离的氧化石墨烯粉末与活化剂(如氢氧化钾、氢氧化钠等)混合放入充有惰性气体的炉中高温或者微波活化，再通过多步成膜工艺实现高比表面积石墨烯薄膜的制备。如中国专利技术专利CN108133830A公开了一种石墨烯/超微活性炭颗粒复合电极材料的制备方法，先用水热法制备碳微球，随后用氢氧化钾进行活化，再将活化后的碳微球与氧化石墨烯在脉冲激光条件下进行辐射，制备石墨烯/超微活性炭颗粒复合电极材料。再如Zhu等人(Science,2011,332(6037):1537
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1541)通过将微波剥离的氧化石墨烯与氢氧化钾混合在高温下活化制备了高比表面石墨烯粉末。
[0004]尽管上述方法有望获得高质量、高比表面积的石墨烯，但离制备成本低、工艺简单的高比表面积石墨烯薄膜还有一定距离。因此，亟需一种高效、大批量加工高比表面积石墨烯薄膜的方法及装置。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提出一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，基于焦耳热闪蒸技术制备石墨烯薄膜，步骤简单，操作性强，有利于提升石墨烯薄膜的比表面积，同时便于进行大批量加工，以克服现有技术中的不足之处。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提出一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工装置，利用放卷装置和收卷装置确保石墨烯薄膜加工的连续性和大批量性，结构简单，性能可靠，有利于提升石墨烯薄膜的加工效率，同时降低石墨烯薄膜的加工成本。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，包括以下步骤：
[0009]A、将碳源放置于柔性导电基底的表面，利用热压辊加热压合后得到含碳基底；
[0010]B、对含碳基底进行碳化，同时利用活化剂对含碳基底进行活化，干燥后得到导电碳化物；
[0011]C、利用第一带电压辊对压导电碳化物的两侧进行石墨化，得到石墨烯薄膜；
[0012]D、对石墨烯薄膜进行清洗并干燥，得到高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜。
[0013]优选的，步骤A中，所述碳源的厚度为30～50μm，所述热压辊的加热温度为100～150℃；
[0014]步骤C中，所述第一带电压辊的电压为250～300V，对数为3～5；
[0015]步骤D中，所述干燥步骤的干燥温度为70～90℃，所述高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的比表面积为650～850m2/g。
[0016]优选的，所述碳源为含碳薄膜和含碳浆料中的任意一种；
[0017]所述含碳薄膜为由含碳材料制成的薄膜；
[0018]所述含碳浆料为由制浆原料混合而成的浆料，且按照质量份数，所述制浆原料包括含碳材料8～9份和粘结剂1份。
[0019]优选的，当所述碳源为含碳薄膜时，步骤B具体包括以下步骤：
[0020]利用激光光源作用于所述含碳薄膜的表面，得到碳化物薄膜；
[0021]将活化剂刮涂于所述碳化物薄膜的表面，干燥后得到导电碳化物。
[0022]优选的，所述激光光源的激光扫描速度为150～300mm/s，激光扫描方式为平行扫描逐行递进。
[0023]优选的，当所述碳源为含碳浆料时，步骤B具体包括以下步骤：
[0024]将活化剂刮涂于所述含碳浆料的表面，干燥后得到活化体；
[0025]利用第二带电压辊对压所述活化体的两侧，得到导电碳化物。
[0026]优选的，所述第二带电压辊的电压为150～250V，对数为6～10。
[0027]优选的，按照质量比，所述活化剂的刮涂量为所述含碳材料的含量的1～5倍。
[0028]一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工装置，用于实现上述的高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，包括放卷装置、热压装置、碳化活化装置、石墨化装置、清洗装置、烘干装置和收卷装置；所述放卷装置用于对所述柔性导电基底进行放卷，所述清洗装置用于对所述石墨烯薄膜进行清洗，所述烘干装置用于对所述石墨烯薄膜进行干燥，所述收卷装置用于对所述高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜进行收卷；
[0029]所述热压装置包括可转动设置的第一热压辊和第二热压辊，且所述第一热压辊和所述第二热压辊之间留有压合间隙；
[0030]所述碳化活化装置包括依次设置的激光发射组件、第一刮涂组件和第一干燥组件，所述激光发射组件用于发射激光光源，所述第一刮涂组件用于将活化剂刮涂于所述碳化物薄膜的表面，所述第一干燥组件用于干燥所述活化剂；
[0031]所述石墨化装置包括可转动设置的第一带电压辊，所述第一带电压辊设置有两组，且两组所述第一带电压辊之间留有第一加工间隙。
[0032]一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工装置，用于实现上述的高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，包括放卷装置、热压装置、碳化活化装置、石墨化装置、清洗装置、烘干装置和收卷装置；所述放卷装置用于对所述柔性导电基底进行放卷，所述清洗装置用于对所述石墨烯薄膜进行清洗，所述烘干装置用于对所述石墨烯薄膜进行干燥，所述收卷装置用于对所述高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜进行收卷；
[0033]所述热压装置包括可转动设置的第二刮涂组件、第一热压辊和第二热压辊，所述第二刮涂组件设置于所述所述第一热压辊和所述第二热压辊的进料端，所述第二刮涂组件用于将所述含碳浆料刮涂于所述柔性导电基底的表面，所述第一热压辊和所述第二热压辊之间留有压合间隙；
[0034]所述碳化活化装置包括依次设置的第三刮涂组件、第二干燥组件和第二带电压
辊，所述第三刮涂组件用于将活化剂刮涂于所述含碳浆料的表面，所述第二干燥组件用于干燥所述活化剂，所述第二带电压辊设置有两组，且两组所述第二带电压辊之间留有第二加工间隙；
[0035]所述石墨化装置包括可转动设置的第一带电压辊，所述第一带电压辊设置有两组，且两组所述第一带电压辊之间留有第一加工间隙。
[0036]本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0037]1、通过焦耳热闪蒸技术加工所营造的瞬时高温高压环境，将带有活化剂的碳化物一步转化为具有高比表面积的微纳多孔石墨烯薄膜，且加工过程中无需其他保护性气体。
[0038]2、由于焦耳热闪蒸加工会释放巨大的库仑力，克服石墨烯纳米片之间产生的范德华力而阻碍其发生团聚现象，使活化剂与石墨烯纳米片充分接触，促进活化剂与石墨烯材料充分反应，有效增加石墨烯材料的比表面积。
[0039]3、高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：A、将碳源放置于柔性导电基底的表面，利用热压辊加热压合后得到含碳基底；B、对含碳基底进行碳化，同时利用活化剂对含碳基底进行活化，干燥后得到导电碳化物；C、利用第一带电压辊对压导电碳化物的两侧进行石墨化，得到石墨烯薄膜；D、对石墨烯薄膜进行清洗并干燥，得到高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜。2.根据权利要求1所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，步骤A中，所述碳源的厚度为30～50μm，所述热压辊的加热温度为100～150℃；步骤C中，所述第一带电压辊的电压为250～300V，对数为3～5；步骤D中，所述干燥步骤的干燥温度为70～90℃，所述高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的比表面积为650～850m2/g。3.根据权利要求1所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，所述碳源为含碳薄膜和含碳浆料中的任意一种；所述含碳薄膜为由含碳材料制成的薄膜；所述含碳浆料为由制浆原料混合而成的浆料，且按照质量份数，所述制浆原料包括含碳材料8～9份和粘结剂1份。4.根据权利要求3所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，当所述碳源为含碳薄膜时，步骤B具体包括以下步骤：利用激光光源作用于所述含碳薄膜的表面，得到碳化物薄膜；将活化剂刮涂于所述碳化物薄膜的表面，干燥后得到导电碳化物。5.根据权利要求4所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，所述激光光源的激光扫描速度为150～300mm/s，激光扫描方式为平行扫描逐行递进。6.根据权利要求3所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，当所述碳源为含碳浆料时，步骤B具体包括以下步骤：将活化剂刮涂于所述含碳浆料的表面，干燥后得到活化体；利用第二带电压辊对压所述活化体的两侧，得到导电碳化物。7.根据权利要求6所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，所述第二带电压辊的电压为150～250V，对数为6～10。8.根据权利要求4或6所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，按照质量比，所述活化剂的刮涂量为...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉龙，郑埸鑫，陈云，陈新，高健，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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