[發明專利]石墨烯/聚合物三維泡沫基體、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201610403656.7
• 申請日: 2016-06-08
• 公開（公告）號: CN107474461B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 劉立偉;李偉偉;張慧濤;徐建寶;胡俊雄;李奇;陳明亮;郭玉芬
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C08L33/12
• 分類號: C08L33/12;C08K3/04;C08J9/26
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

1.一種石墨烯/聚合物三維泡沫基體的制備方法，其特征在于包括：

采用化學氣相沉積法在泡沫金屬催化劑上生長石墨烯，形成三維石墨烯/泡沫金屬催化劑復合物；

于所述三維石墨烯/泡沫金屬催化劑復合物的表面及孔隙結構中分別形成聚甲基丙烯酸甲酯保護層和填充層；

以刻蝕劑去除所述復合物中的泡沫金屬催化劑骨架，形成包含骨架空位以及聚甲基丙烯酸甲酯保護層和填充層的三維骨架結構，所述刻蝕劑包括硫酸、鹽酸、硝酸、氯化鐵、硝酸鐵，過硫酸銨和Marble試劑中的任意一種或兩種以上的組合；

以及，將所述三維骨架結構于呈流體狀的聚合物中充分浸漬，之后取出并使填充入所述三維骨架結構的骨架空位的聚合物固化，之后除去所述聚甲基丙烯酸甲酯保護層和填充層，形成所述石墨烯/聚合物三維泡沫基體；

和/或，在抽真空、加壓或常壓條件下，以聚合物填充所述三維骨架結構的骨架空位，之后除去所述聚甲基丙烯酸甲酯保護層和填充層，從而獲得所述石墨烯/聚合物三維泡沫基體。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于包括：以聚甲基丙烯酸甲酯溶液涂覆所述三維石墨烯/泡沫金屬催化劑復合物的表面和孔隙結構，之后干燥，從而形成所述聚甲基丙烯酸甲酯保護層。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述泡沫金屬催化劑包含銅、鎳、鐵、鈷、鉑中的任意一種或兩種以上的組合。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述聚合物包括聚酰亞胺、聚氨酯、硅橡膠、丁苯橡膠、丙烯酸樹脂、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯，聚乙烯和聚丙烯中的任意一種或兩種以上的組合。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述化學氣相沉積法中采用的碳源包括固相碳源、液相碳源或氣相碳源；所述固相碳源包括聚合物、糖類、無定形碳中的任意一種或兩種以上的組合，所述聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙烯、聚乙二醇、聚二甲基硅氧烷中的任意一種或兩種以上的組合，所述糖類包括葡萄糖、蔗糖、果糖、纖維素中的任意一種或兩種以上的組合；所述液相碳源包括甲醇、乙醇、丙醇、芳香烴中的任意一種或兩種以上的組合；所述氣相碳源包括甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、丙烷、一氧化碳、二氧化碳中的任意一種或兩種以上的組合。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述化學氣相沉積法的條件包括：生長溫度為400～1200℃，生長時間為30s～2h，生長壓力為1torr～800torr，生長氣氛包括氫氣和/或氬氣。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：采用所述化學氣相沉積法生長形成的石墨烯的層數為1～20層。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：在外界輔助條件下，利用化學氣相沉積法生長形成所述三維石墨烯，所述外界輔助條件包括微波、等離子體條件中的任意一種。

9.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述刻蝕劑的濃度為0.05～6 mol/L。

10.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述聚甲基丙烯酸甲酯溶液的濃度為1～10wt%。

11.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量為25,000～4000,000g/mol；所述聚甲基丙烯酸甲酯溶液中采用的溶劑包括苯甲醚、四氫呋喃、N、N-二甲基甲酰胺、丙酮、丁酮、氯仿、二氯甲烷、甲苯中的任意一種或兩種以上的組合。

12.由權利要求1-11中任一項所述方法制備的石墨烯/聚合物三維泡沫基體。

13.如權利要求12所述的石墨烯/聚合物三維泡沫基體于水處理，生物醫藥，儲能器件，抗靜電，熱管理，導熱散熱，傳感器，電磁屏蔽，吸波，或者催化領域的用途。