[發明專利]一種三維網絡結構碳納米片材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410823816.4
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN105776171A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 李慶余;吳永生;王紅強;黃有國
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 劉梅芳

技術領域

本發明屬于新材料技術領域，涉及一種三維網絡結構碳納米片材料及其制備方法。

背景技術

三維碳納米材料由于具有優異電學、光學和磁學性質，已經被運用于催化、生物醫學、國防科技領域，除此之外，三維碳納米材料還在諸如海水凈化、航空航天、環境能源、微電子學等其他領域也有著逐漸廣泛的應用，三維碳納米材料在這些領域都在逐漸發揮著光和熱，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，由于其結構的特殊性使其與傳統材料科學不同，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，目前具有三維結構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用研究已經成為碳納米材料領域的研究前沿和熱點之一。

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構，但是模版法受制于模版的規格尺寸，因此不能滿足規模化生產要求，化學氣相沉積法是指反應物質在氣態條件下發生化學反應，生產固態物質沉積在加熱的固態基體表面，進而制得固體材料的工藝技術，但該方法的缺點在于制備三維碳納米材料的成本相對其他制備方法比較高，自組裝是在無人干涉條件下，組元通過共價鍵等作用自發地締結成熱力學上穩定、結構上確定、性能上特殊的聚集體的過程，自組裝法具有工藝過程簡單、大批量、低成本等優點。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單、大批量、低成本、穩定性好的三維網絡碳納米材料的制備方法是一個急需要解決的問題。

同時具有三維網絡結構的碳納米片材料尚未有報道例。

發明內容

本發明的目的針對現有技術的不足，提供一種三維網絡結構碳納米片材料及其制備方法，本發明的三維網絡結構的碳納米片材料穩定性好，制備方法的原料成本低廉、工藝過程簡單、經濟環保，適合規模產業化生產和應用。

本發明的技術方案是提供一種三維網絡結構碳納米片材料及其制備方法。

具體技術方案是：一種三維網絡結構碳納米片材料的制備方法，具體包含以下步驟：

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

步驟（2）是將步驟（1）干燥后所得的淀粉與堿的混合物，在無氧條件燒結處理后，冷卻，洗滌，過濾，干燥,即可得到三維網絡結構碳納米片材料。

所述步驟(1)中，所述的淀粉為木薯淀粉，玉米淀粉，陽離子淀粉，氧化交聯淀粉，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，優選的淀粉為木薯淀粉，可溶性淀粉，優選的堿為氫氧化鈉，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℃。

優選的干燥溫度為40～60℃。

所述步驟(2)中，所述的燒結溫度為400～900℃。

優選的溫度為750～850℃。

所述步驟(2)中，所述的燒結保溫溫度為400～900℃。

優選的保溫溫度為750～850℃。

所述步驟(2)中，所述的燒結處理保溫時間為0.5～6h。

優選的保溫時間為0.5-1h。

所述步驟(2)中，所述的燒結處理結束后還進行下列后處理步驟：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，所述的過濾的次數為3～5次；所述的干燥為常壓條件下干燥。

上述任一項的三維網絡結構碳納米片材料的制備方法制備的三維網絡結構碳納米片材料。

本發明所用試劑和原料均市售可得。

本發明的有益效果在于：本發明制備的碳納米片具有三維網絡結構、穩定性好，制備方法的優點是成本低、工藝簡單、方便快捷，適合大規模產業化應用。

附圖說明

圖1是本發明碳納米片制備流程圖。