[發明專利]一種網絡狀石墨烯納米材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710295610.2
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107128902B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 薛旭金;侯紅軍;閻興斌;薛峰峰;楊兵軍;王建萍;劉海霞;陳江濤;羅傳軍;曹恒喜;孔霞;程斌斌;王宗凱
• 申請（專利權）人: 多氟多化工股份有限公司
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;H01M4/583;H01M4/587;B82Y30/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

本發明涉及一種網絡狀石墨烯納米材料及其制備方法和應用。該網絡狀石墨烯納米材料的制備包括：1)將碳源有機物在500～1000℃下煅燒，得到煅燒物；2)向煅燒物中加入水進行洗滌，過濾得到濾渣；3)在保護氣氛下，將濾渣在200～1600℃進行退火處理，即得。本發明的網絡狀石墨烯納米材料，以碳源有機物為原料，經煅燒、洗滌、二次高溫退火過程制備而成，不涉及額外的模板和溶模過程，工藝流程簡單，對設備的要求低、易于實現工業化生產；該網絡狀石墨烯納米材料，具有寬的層間距和優異導電性，表現出優異的儲鈉性能。

技術領域

本發明涉及石墨烯的制備領域，具體涉及一種網絡狀石墨烯納米材料及其制備方法和應用。

背景技術

石墨烯作為一種新型的二維碳材料，其獨特的物理化學特性使其在電極材料、儲氫材料、生物傳感器、催化劑載體、儲能材料等領域具有廣闊的應用前景，但由于石墨烯的尺寸在微觀量級，石墨烯層與層之間存在很強的π-π相互作用和范德瓦耳斯力，通常容易發生團聚和堆疊，從而使其應用潛能大打折扣。網絡互穿結構的石墨烯納米片結構可以減少石墨烯片之間的團聚和堆疊，同時具有獨特的多孔結構和石墨烯片固有的性質，因而可以為電子/離子、氣體/液體傳輸和存儲提供更多的空間。

授權公告號為CN102674321B的專利公開了一種具有三維全連通網絡的石墨烯泡沫，其是通過化學氣相沉積的技術在三維多孔金屬的表面催化裂解碳源氣體生長出三維連通的石墨烯，后續溶除多孔金屬基底后得到多孔泡沫狀的石墨烯三維宏觀體。該制備方法的工藝流程較為復雜，難以實現工業化生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種網絡狀石墨烯納米材料，從而解決現有技術存在的工藝復雜、難以實現工業化生產的問題。

本發明的第二個目的在于提供上述網絡狀石墨烯納米材料的制備方法。

本發明的第三個目的在于提供上述網絡狀石墨烯納米材料作為鈉/鉀離子電池電極材料的應用。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種網絡狀石墨烯納米材料，由包括以下步驟的方法制備而成：

1)將碳源有機物在500～1000℃下煅燒，得到煅燒物；

2)向煅燒物中加入水進行洗滌，過濾得到濾渣；

3)在保護氣氛下，將濾渣在200～1600℃進行退火處理，即得。

本發明的網絡狀石墨烯納米材料，以碳源有機物為原料，經煅燒、洗滌、二次高溫退火過程制備而成，不涉及額外的模板和溶模過程，工藝流程簡單，對設備的要求低、易于實現工業化生產；該網絡狀石墨烯納米材料，具有寬的層間距和優異導電性，表現出優異的儲鈉性能。

步驟1)中，所述碳源有機物為葡萄糖、淀粉、蔗糖、葡萄糖酸、檸檬酸、水楊酸、葡萄糖酸鈉、葡萄糖酸鈣、葡萄糖酸鋅、醋酸鈉、油酸鈉、酒石酸鈉、硬脂酸鈣、苯甲酸鈉、山梨酸鉀、檸檬酸鈉、檸檬酸鈣、檸檬酸鋅、檸檬酸鋰、檸檬酸銅、檸檬酸銨中的一種或多種組合。

步驟1)中，煅燒過程在空氣、氬氣或氮氣氣氛下進行。空氣氣氛不適用于糖類和有機酸類，有機酸鹽可以在空氣氣氛下煅燒。即碳源有機物選自葡萄糖酸鈉、葡萄糖酸鈣、葡萄糖酸鋅、醋酸鈉、油酸鈉、酒石酸鈉、硬脂酸鈣、苯甲酸鈉、山梨酸鉀、檸檬酸鈉、檸檬酸鈣、檸檬酸鋅、檸檬酸鋰、檸檬酸銅、檸檬酸銨中的一種或多種組合時，煅燒過程可在空氣氣氛下進行。

步驟1)中，升溫至500～1000℃的速率為1～20℃/min。煅燒時，在500～1000℃下保溫1～10h。碳源有機物為檸檬酸銨時，步驟1)煅燒過程產生的廢氣用質量濃度為2％的氫氟酸吸收后制得氟化銨溶液，用于其他氟化物生產。