一种帽状纳米石墨及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种帽状纳米石墨及其制备方法和用途，属于纳米材料制备与电化学储能技术领域。首先制备在化学气相沉积气氛中能够产生不均匀积碳的模剂，然后在制得的模板剂上生成帽状纳米石墨，最后将模板剂去除、干燥，从而制得帽状纳米石墨。制得的帽状纳米石墨呈帽形结构，最宽处直径6-1000?nm，帽子高度为其最宽处直径的1/5-1/2；比表面积为80-2000?m2/g。可以将帽状纳米石墨用作电极材料，制作超级电容器；其中，所述的帽状纳米石墨在超级电容器中的质量分数为20-40%。本发明专利技术提供的方法操作简单、成本低、环保；制得的帽状纳米石墨比表面积利用率和能量密度高；用作电极材料制作超级电容器时效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料制备与电化学储能
，特别涉及一种帽状纳米石墨及其制备方法和用途。
技术介绍
超级电容器是一种利用电化学的电容原理储能的设备，具有功率密度高，使用寿命长的优点，可以用作不稳定电流的储存(如风能与潮汐能)，以及大型交通工具(如轮船或飞机)的备用照明电源，也可用作电池的调峰值功能使用。但与锂离子电池相比，超级电容器的能量密度比较低，在一些比如体积小，重量级的交通工具与移动电子设备方面的应用受到限制。超级电容器主要由电极材料、电解液、隔膜与集体流及包装壳体等部件构成，其中电极材料是关键。目前可以用于3-4V的电容器的电极材料为纯碳的碳纳米管或石墨烯，或薄层石墨。碳纳米管性能优·良，但其制备方法中一般需要使用金属为催化剂。金属被碳包覆后，不易在纯化过程直接去除。这些金属杂质会在高电压下电容器的使用过程中逐渐进入电解液中，导致电解液分解，致使电容器循环寿命下降，或其操作的窗口电压下降。而石墨烯的许多制备方法可以不含金属，降低了这方面的操作隐患。然而，由氧化石墨剥离得到的石墨烯含氧量太高，完全去除难度大，成本高，使其性能较差，也不易在3-4V的电容器中实现商业化应用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种帽状纳米石墨，其特征在于，所述的帽状纳米石墨整体呈帽形结构，最宽处直径6?1000?nm，帽子高度为其最宽处直径的1/5?1/2；比表面积为80?2000?m2/g。

【技术特征摘要】
1.一种帽状纳米石墨，其特征在于，所述的帽状纳米石墨整体呈帽形结构，最宽处直径6-1000 nm，帽子高度为其最宽处直径的1/5-1/2 ;比表面积为80-2000 m2/g。2.权利要求1所述的帽状纳米石墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)使用直径在5-990nm的I类或II类纳米颗粒中的一种或多种，通过水热或高温热处理的方法，使纳米颗粒间产生粘接，形成孔隙率为30-70%的片状模板剂； 其中，所述的I类纳米颗粒为:MgO、MgCO3> CaCO3> ZnO、TiO2、铜、铁、锌、镍、钴、猛、银和金；所述的II类纳米颗粒为A1203、SiO2, ZrO2和钥； 所述的水热处理的条件为:在130-250°C条件下，处理1-24小时； 所述的高温热处理的条件为:在700-900°C条件下，处理0.5-5小时； (2)将步骤(I)制得的片状模板剂置于反应器中，通入碳源和载气，在35-1000°C条件下反应0.1秒至60分钟后，停止通入碳源；所述的碳源在片状模板剂表面裂解生成帽状纳米石墨； (3)将沉积有帽状纳米石墨的片状模板剂，放入酸性或碱性溶液中处理，从而将片状模板剂部分溶解；然后使用功率为0.3-3 kff的超声波处理I秒至3小时，使帽状纳米石墨与片状模板剂分离；最后通过常规的洗涤、干燥，得到帽状纳米石墨产品； 当模板剂的制备原料仅来自于I类纳米颗粒时，使用0.1-1 mol/L酸溶液处理I秒至30秒； 当模板剂的制备原料仅来自于II类纳米颗粒时，使用0.1-0.5mol/L碱溶液处理I秒至30秒； 当模板剂的制备原料既有来自于I类纳米颗粒，也有来自于...

【专利技术属性】
技术研发人员：骞伟中，崔超婕，余云涛，魏飞，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：