[發明專利]一種石墨烯空心納米纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201410376610.1
• 申請日: 2014-08-01
• 公開（公告）號: CN104150472A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 騫偉中;田佳瑞;崔超婕
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

1.一種石墨烯空心納米纖維，其特征在于，其外徑為7～700nm，內徑為6～698nm，長徑比為(20：1)～(2000：1)，比表面積為300～2600m²/g，構成纖維壁的石墨烯層呈多孔性，以允許氣體或液體介質從其徑向直接透過纖維壁進行擴散。

2.一種權利要求1所述石墨烯空心納米纖維的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：將無機物模板置于反應器中，在載氣中升溫至400～1000℃；

步驟2：通入碳源，在同溫度下分解，并沉積在無機物模板上，反應0.01～4小時后，關閉碳源，在載氣保護下降至室溫；當所述無機物模板為環境下可揮發模板時，直接得到石墨烯空心納米纖維，制備結束；當所述無機物模板為環境下穩定模板時，得到碳與無機物模板的復合纖維；

步驟3：將碳與無機物模板的復合纖維取出，用0.1～0.5mol/L的鹽酸或硝酸或氫氟酸在5～90℃下處理0.1～4小時，或用0.1～1mol/L的氫氧化鈉溶液在20～100℃下處理0.1～4小時，然后過濾，并用去離子水洗滌至中性，干燥后得到最終產品。

3.根據權利要求2所述石墨烯空心納米纖維的制備方法，其特征在于，

當所述無機物模板為環境下可揮發模板時，其為含鋅化合物；

當所述無機物模板為環境下穩定模板時，其為含鋅化合物或氧化硅或氧化鋁做芯，含鎂或含鈣或含鈦或含鋯化合物做殼的復合模板結構。

4.根據權利要求3所述石墨烯空心納米纖維的制備方法，其特征在于，

所述無機物模板為環境下可揮發模板時，模板的直徑為6～698nm，長徑比為(20：1)～(2000：1)；

所述無機物模板為復合模板結構時，芯的外徑為6～698nm，殼的外徑為7～700nm，芯的長徑比和殼的長徑比均為(20：1)～(2000：1)。

5.根據權利要求3或4所述石墨烯空心納米纖維的制備方法，其特征在于，

所述含鋅化合物為碳酸鋅、硫酸鋅、氫氧化鋅或氧化鋅；

所述含鎂化合物為水合碳酸鎂、水合硫酸鎂、氧化鎂、氮化鎂、水合氯化鎂、六氨氯化鎂、水合氫氧化鎂、氫氧化鎂、堿式碳酸鎂、堿式次氯酸鎂或氯酸鎂；

所述含鈣化合物為氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣、硫酸鈣、氯化鈣或有機鈣化合物；

所述含鈦化合物為氧化鈦、氮化鈦、碳化鈦或有機鈦化合物；

所述含鋯化合物為氧化鋯、硝酸鋯或磷酸鋯。

6.根據權利要求5所述石墨烯空心納米纖維的制備方法，其特征在于，所述有機鈣化合物為草酸鈣或乳酸鈣；所述有機鈦化合物為鈦酸酯。

7.根據權利要求2所述石墨烯空心納米纖維的制備方法，其特征在于，所述載氣為氫氣、氮氣、氬氣、氦氣以及水蒸汽中的一種或以任意體積比例混合的多種。

8.根據權利要求2所述石墨烯空心納米纖維的制備方法，其特征在于，所述碳源為CO，CO₂或C₁-C₈有機化合物中任一種或以任意體積比例混合的多種，或者為CO，CO₂或C₁-C₈有機化合物中任一種或以任意體積比例混合的多種與載氣的混合氣體。

9.根據權利要求2所述石墨烯空心納米纖維的制備方法，其特征在于，所述載氣與碳源的體積比例為1：(0.5～10)。