[發(fā)明專利]一種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)碳納米片材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410823816.4
• 申請(qǐng)日: 2014-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN105776171A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慶余;吳永生;王紅強(qiáng);黃有國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B31/02
• 分類號(hào): C01B31/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 劉梅芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)碳納米片材料及其制備方法。

背景技術(shù)

三維碳納米材料由于具有優(yōu)異電學(xué)、光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)，已經(jīng)被運(yùn)用于催化、生物醫(yī)學(xué)、國(guó)防科技領(lǐng)域，除此之外，三維碳納米材料還在諸如海水凈化、航空航天、環(huán)境能源、微電子學(xué)等其他領(lǐng)域也有著逐漸廣泛的應(yīng)用，三維碳納米材料在這些領(lǐng)域都在逐漸發(fā)揮著光和熱，三維碳納米材料是一種由大量零維、一維和二維碳納米材料的一種或一種以上在保持界面清潔的條件下組成的重要碳納米材料，其界面原子所占比例較高，由于其結(jié)構(gòu)的特殊性使其與傳統(tǒng)材料科學(xué)不同，不再將表面和界面看成是一種缺陷，而將其視為一種重要的組元，目前具有三維結(jié)構(gòu)的碳納米材料主要有三維多孔碳，碳泡沫與碳納米管泡沫等，三維碳納米材料的制備和應(yīng)用研究已經(jīng)成為碳納米材料領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn)之一。

目前，三維碳納米材料制備方法可歸納為：模板法法(Micropor.Mesopor.Mat.,2008,109(1):398-404.)、化學(xué)氣相沉積法(SyntheticMet.，2006,156(14):963-965)和自組裝法(Angew.ChemInt.Ed．，2008,47(2):373-376)等，模板法雖然可以定向合成具有一致的三維結(jié)構(gòu)，但是模版法受制于模版的規(guī)格尺寸，因此不能滿足規(guī)模化生產(chǎn)要求，化學(xué)氣相沉積法是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)，但該方法的缺點(diǎn)在于制備三維碳納米材料的成本相對(duì)其他制備方法比較高，自組裝是在無人干涉條件下，組元通過共價(jià)鍵等作用自發(fā)地締結(jié)成熱力學(xué)上穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)上確定、性能上特殊的聚集體的過程，自組裝法具有工藝過程簡(jiǎn)單、大批量、低成本等優(yōu)點(diǎn)。然而，自組裝法易受溶劑等因素影響，因此找到一種工藝過程簡(jiǎn)單、大批量、低成本、穩(wěn)定性好的三維網(wǎng)絡(luò)碳納米材料的制備方法是一個(gè)急需要解決的問題。

同時(shí)具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的碳納米片材料尚未有報(bào)道例。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)碳納米片材料及其制備方法，本發(fā)明的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的碳納米片材料穩(wěn)定性好，制備方法的原料成本低廉、工藝過程簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，適合規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)碳納米片材料及其制備方法。

具體技術(shù)方案是：一種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)碳納米片材料的制備方法，具體包含以下步驟：

步驟（1）：將淀粉與堿按質(zhì)量比為1:20～20:1混合，加入5-50mL的水混合均勻后，在鼓風(fēng)干燥箱中干燥。

步驟（2）是將步驟（1）干燥后所得的淀粉與堿的混合物，在無氧條件燒結(jié)處理后，冷卻，洗滌，過濾，干燥,即可得到三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)碳納米片材料。

所述步驟(1)中，所述的淀粉為木薯淀粉，玉米淀粉，陽(yáng)離子淀粉，氧化交聯(lián)淀粉，可溶性淀粉，接枝淀粉，所述的堿為氫氧化鈉，氫氧化鉀，氫氧化銅，氫氧化鎳，氫氧化鐵。

所述步驟(1)中，優(yōu)選的淀粉為木薯淀粉，可溶性淀粉，優(yōu)選的堿為氫氧化鈉，氫氧化鉀。

所述步驟(1)中，所述的淀粉與堿的質(zhì)量比為1:1，1.5:1。

所述步驟(1)中，所述的干燥溫度為0-100℃。

優(yōu)選的干燥溫度為40～60℃。

所述步驟(2)中，所述的燒結(jié)溫度為400～900℃。

優(yōu)選的溫度為750～850℃。

所述步驟(2)中，所述的燒結(jié)保溫溫度為400～900℃。

優(yōu)選的保溫溫度為750～850℃。

所述步驟(2)中，所述的燒結(jié)處理保溫時(shí)間為0.5～6h。

優(yōu)選的保溫時(shí)間為0.5-1h。

所述步驟(2)中，所述的燒結(jié)處理結(jié)束后還進(jìn)行下列后處理步驟：冷卻，洗滌，過濾，干燥；所述的冷卻為自然冷卻至10～30℃；所述的洗滌是分別用鹽酸和蒸餾水洗滌；所述的過濾采用抽濾，所述的過濾的次數(shù)為3～5次；所述的干燥為常壓條件下干燥。

上述任一項(xiàng)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)碳納米片材料的制備方法制備的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)碳納米片材料。

本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明制備的碳納米片具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性好，制備方法的優(yōu)點(diǎn)是成本低、工藝簡(jiǎn)單、方便快捷，適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明碳納米片制備流程圖。