[發明專利]一種多孔道石墨紙的制備方法

有效

• 申請號: 201711385674.8
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108273495B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 葉晴嵐;許雪棠;阮金艷;王凡;羅韻麗;岑慶春
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J37/12
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 朱志寬

一種多孔石墨紙的制備方法，包括以下步驟：(1)將石墨紙裁成長方形，清洗干凈，烘干，將其放聚四氟乙烯瓶中；(2)配置KMnO₄溶液；(3)取KMnO₄溶液，將其加入至步驟(1)中的放有石墨紙的聚四氟乙烯瓶中，然后再將該瓶放入不銹鋼水熱釜中，密封，反應；(4)讓反應釜自然冷卻到室溫，將反應后的石墨紙經去離子水洗滌，干燥，得到MnO_x/石墨紙電極；(5)將步驟(4)得到的MnO_x/石墨紙電極置于HCl溶液中靜置，直至石墨紙表面的錳氧化物溶解完全，再用去離子水沖洗石墨紙，烘干，得到多孔石墨紙電極。本發明利用KMnO₄直接氧化石墨紙，用酸把表面附著的氧化物洗掉后，使得石墨紙表面出現了很多的小孔，使其表面積增大，使用這種多孔道石墨紙作為基底可以提升電極的電催化性能。

技術領域

本發明屬于電極材料制備技術領域，具體涉及一種多孔石墨紙的制備方法。

背景技術

一般來說，基底的作用主要是促進電子的傳遞，并提供循環過程中的穩定支撐。大多數商業導電基底不具備電催化活性，因此電極的催化活性由負載的活性物質貢獻，造成了電極的質量利用率偏低。可以預見，如果導電基底也具有電催化活性，則基于該活性基底所構造的電極其電極表面利用率將會提高，進而增強其電催化性能。石墨紙(graphitepaper，GP)是一種由石墨粉末壓制而成的柔韌性良好的薄片材料，價格低廉。關于石墨紙作為電催化劑或電催化基底的研究還未見報道。制備多孔結構的納米材料可有效地改善材料電催化性能，因為這樣的結構擁有更大的活性面積，擴大了與反應物的接觸的面積。

在本方法中，通過加熱氧化過程，石墨紙表面生成了大量的納米孔。納米孔可以穩定存在。通過酸洗辦法使表面氧化物除去后，表面納米孔可以完全暴露出來。表面存在大量的孔道結構的基底將使得材料的活性面積大大增加，增大材料與電解液的接觸面積。

目前，還沒有利用加熱法以KMnO₄直接氧化石墨紙，獲得多孔道石墨紙的相關報道。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明提供一種多孔石墨紙的制備方法，用加熱的方法使高錳酸鉀氧化石墨紙，使其表面出現多孔結構，表面積增大，該方法工藝簡單，條件溫和，成本低。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種多孔石墨紙的制備方法，包括以下步驟：

(1)將石墨紙裁成長方形，經過丙酮、去離子水清洗干凈，放置在60℃烘箱內烘干至少6h，得到烘干后的石墨紙，將其放聚四氟乙烯瓶中；

(2)配置KMnO₄溶液；

(3)取20mL的KMnO₄溶液，將其加入至步驟(1)中的放有石墨紙的聚四氟乙烯瓶中，然后再將該瓶放入不銹鋼水熱釜中，密封，反應；

(4)待反應結束后，讓反應釜自然冷卻到室溫，將反應后的石墨紙經去離子水洗滌4-5次，在60℃烘箱內干燥，得到MnO_x/石墨紙電極；

(5)將步驟(4)得到的MnO_x/石墨紙電極置于HCl溶液中靜置30min，直至石墨紙表面的錳氧化物溶解完全，再用去離子水沖洗石墨紙4-5次，將其放置于60℃烘箱內烘干至少6h，得到多孔石墨紙電極。

作為優選，步驟(1)中所述的長方形的面積不小于1cm²。

作為優選，步驟(2)中KMnO₄溶液的濃度為0.01-2mol·L^-1。