[發明專利]一種石墨烯復合多孔炭及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710326871.6
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN108862233A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 盛杰;張金柱;張安;任方華;孟德炎
• 申請（專利權）人: 濟南圣泉集團股份有限公司
• 主分類號: C01B32/00
• 分類號: C01B32/00;C01B32/05;C01B32/194;H01G11/86;H01G11/44;H01G11/24
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

1.一種石墨烯復合多孔炭的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(a)、將酚醛樹脂、模板劑和改性石墨烯混合，制得混合液，其中，所述改性石墨烯所用的石墨烯為含有水溶性官能團的石墨烯；

(b)、所述混合液經固化、粉碎后，得到炭前驅體；

(c)、所述炭前驅體進行炭化，得到炭化料；

(d)、所述炭化料與堿性物質混合進行活化，得到活化產物；

(e)、所述活化產物經酸處理，然后沖洗至中性，烘干得到所述石墨烯復合多孔炭。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述模板劑包括硝酸鹽和三嵌段共聚物中的一種或多種；

優選地，所述硝酸鹽包括硝酸鎂、硝酸鈷和硝酸鎳中的一種或多種；

優選地，所述三嵌段共聚物包括三嵌段共聚物F127和三嵌段共聚物P123中的一種或兩種；

優選地，所述模板劑包括硝酸鹽和三嵌段共聚物，所述三嵌段共聚物與所述硝酸鹽的質量比為0.1-3：5；優選為0.8-2.5：5，更優選為0.8-1.0：5。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述水溶性官能團包括羥基、羧基、氨基、羰基、環氧基中的任一種或多種；

所述改性石墨烯所用的石墨烯優選為氧化石墨烯；

進一步地，步驟(a)具體為：

將所述模板劑溶于乙醇中，加入所述酚醛樹脂混勻，得到第一混合液；

所述改性石墨烯以溶液的形式添加到所述第一混合液中，得到所述混合液；

優選地，所述改性石墨烯以溶液的形式添加到所述第一混合液中時進行攪拌，所述攪拌的速度為500-2000r/min；

優選地，所述改性石墨烯是將石墨烯采用PVA、PVP和PEG中的一種或多種進行改性處理；

優選地，所述改性石墨烯的溶液通過以下方法制備：

將石墨烯超聲分散在蒸餾水中，制得石墨烯溶液；

配制改性劑的水溶液，所述石墨烯溶液與所述改性劑的水溶液混合均勻，即得；

進一步地，所述石墨烯溶液中，石墨烯的質量濃度為0.3％-0.8％，優選為0.5％；

進一步地，所述改性劑的水溶液中，改性劑的質量濃度為8％-15％，優選為10％；

優選地，所述石墨烯與所述改性劑的質量比例為1:10-50，優選為1:15-30，更優選為1:20。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(b)中，所述固化的溫度為140-160℃，時間為4-6h；

優選地，所述粉碎的粒度180-250目。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(c)中，所述炭化的溫度為500-600℃，所述炭化的時間為100-150min；

所述炭化的溫度優選為550℃，所述炭化的時間優選為120min；

優選地，所述炭化時升溫的速率為3-10℃/min，更優選為5℃/min。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(d)中，所述活化的溫度為700-900℃，所述活化的時間為100-150min；

所述活化的溫度優選為800℃，所述活化的時間優選為120min；

優選地，所述活化時升溫的速率為3-10℃/min，更優選為5℃/min；

優選地，所述炭化料與堿性物質的質量比為1:1-4；

進一步地，所述堿性物質包括強堿物質和強堿弱酸鹽，所述強堿物質優選為氫氧化鉀和氫氧化鈉中的一種或兩種，所述強堿弱酸鹽優選為碳酸鉀和碳酸鈉中的一種或兩種。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述酸處理是用酸液浸漬，所述酸液的pH在1-2之間，所述浸漬的時間為8h以上，優選為12-15h；

所述酸液優選為鹽酸水溶液。

8.根據權利要求1-7任一項所述的制備方法，其特征在于，所述石墨烯的用量為所述酚醛樹脂質量的0.2％-0.4％，所述硝酸鹽與所述酚醛樹脂的質量比例為(0.2-0.5)：1。