[發明專利]一種以礦石為模板的石墨烯泡沫及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710386735.6
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107082418B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 張瑩瑩;張明超
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C01B32/186
• 分類號: C01B32/186
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

1.一種以礦石為模板制作石墨烯泡沫的方法，其特征在于，采用化學氣相沉積法在煅燒后的礦石模板上催化裂解碳前驅體，形成連續的三維石墨烯宏觀體，后續刻蝕掉模板，得到三維石墨烯泡沫；

所述礦石為方解石、白云石、菱鎂礦、孔雀石、菱鐵礦、菱鋅礦、白鉛礦、藍銅礦中的一種；

所得礦石模板是在載氣氛圍中高溫煅燒的，孔隙率為90-99.6％的礦石模板；所述載氣為氫氣、惰性氣體或者他們之間的混合氣；

所述模板在冰浴中刻蝕。

2.根據權利要求1所述的以礦石為模板制作石墨烯泡沫的方法，其特征在于，所述碳前驅體為碳氫化合物。

3.根據權利要求2所述的以礦石為模板制作石墨烯泡沫的方法，其特征在于，所述碳前驅體選自甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、苯、甲苯、苯酚、正己烷、環己烷、乙醇、甲醇、丙酮中的一種或多種。

4.根據權利要求1所述的以礦石為模板制作石墨烯泡沫的方法，其特征在于，所述化學氣相沉積法的具體工藝條件為：裂解溫度為300-1200℃，通氣時間為5分鐘-3小時。

5.根據權利要求1所述的以礦石為模板制作石墨烯泡沫的方法，其特征在于，所述刻蝕采用的刻蝕液選自硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、乙醇的水溶液中的一種或多種，濃度不高于6mol/L。

6.根據權利要求1所述的以礦石為模板制作石墨烯泡沫的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)在載氣氛圍中高溫煅燒礦石，得到三維礦石模板；

(2)引入碳前驅體，在煅燒后的三維礦石模板上采用化學氣相沉積法催化裂解碳前驅體，生成石墨烯的三維網絡；

(3)通過刻蝕去除煅燒后的三維礦石模板，得到石墨烯泡沫。

7.權利要求1-6任一方法制得的石墨烯泡沫。

8.根據權利要求7所述的石墨烯泡沫，其特征在于，其比表面積為170-800m²/g，密度為3-30mg/cm³，平均孔尺寸為1-50nm；其孔徑分布具有<2nm微孔，2-50nm介孔及>50nm大孔的多層級結構。

9.權利要求7或8所述的石墨烯泡沫在超級電容器電極材料、電池電極材料、熱相變轉化材料、柔性電子、化學氣體傳感器、水凈化材料、氣體凈化材料、熱管理材料、增強復合材料領域中的應用。