[發(fā)明專利]一種基于真菌制備石墨烯的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811060936.8
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN108821267B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘆露華
• 申請（專利權(quán)）人: 蘆露華
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于真菌制備石墨烯的方法，包括制備原料和制備方法，所述制備原料如下：菌類以及含氮有機(jī)分子；所述制備方法的詳細(xì)步驟如下：步驟a：將菌類進(jìn)行水洗，浸泡；步驟b：通過水熱的方法，在120至150度去除一定的生物質(zhì)水，并輕微碳化菌，干燥除水；步驟c：通過氮?dú)鈿夥障屡c尿素混合800度燒結(jié)得到石墨烯。本發(fā)明方法無需使用酸堿試劑，無過渡金屬，本方法制備的石墨烯層數(shù)1～20層，制備工藝簡單；且制得的石墨烯粉體的含氧量小于10％、含氮量大于3％，電導(dǎo)率大于1S/cm、比表面積大于500m²/g，比電容大于250F/cm³；其次，本發(fā)明提供的制備技術(shù)，進(jìn)一步擴(kuò)大了石墨烯的原料來源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨烯生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于真菌制備石墨烯的方法。

背景技術(shù)

近年來，石墨烯是一種新興的，最薄的碳納米材料。石墨烯是一種二維碳材料，是單層石墨烯，雙層石墨烯，多層石墨烯的統(tǒng)稱。石墨烯具有一系列優(yōu)異的特點(diǎn)，如：比表面積大、高機(jī)械強(qiáng)度、高透光性等。碳納米管也是一種新型的、具有一維納米尺度的碳材料。

碳納米管中的碳原子與周圍的三個碳原子連接，它們與鄰近的碳原子形成六角圓環(huán)，并以蜂窩狀的形狀鋪展開來，在卷成圓柱管。當(dāng)由薄片狀轉(zhuǎn)變成管狀時，其形態(tài)特征帶來了由于的熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)性能。金屬納米顆粒也是國內(nèi)外正在興起的高新技術(shù)領(lǐng)域。由于納米級的特殊結(jié)構(gòu)，使其具有小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子宏觀隧道效應(yīng)等物理特性。這些效應(yīng)使得金屬納米顆粒在聲、光、電、磁、熱方面發(fā)生突變，與宏觀的顆粒表現(xiàn)出的性能有很大差異。

從石墨烯被發(fā)現(xiàn)開始，人們對其制備方法的探索從未停止過探究。通過對石墨的化學(xué)處理得到性能優(yōu)異的還原石墨烯是目前廣泛采用的方法，已有大量的文獻(xiàn)報道，一些專利申請已經(jīng)公開。

D.Li等人在Nature nanotechnology上公開的一種制備方法(D.Li；M.B.Müller；S.Gilje；R.B.Kaner；G.G.Wallace；Processable aqueous dispersions of graphenenanosheets.Nature nanotechnology，2008，3，101-105.)，其通過超聲剝離的氧化石墨烯單層在水溶液中加入水合肼，80度攪拌處理一小時即可獲得具有良好分散性的石墨烯分散液。這種方法被國內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室大量采用。

但是，通過化學(xué)剝離石墨結(jié)合還原處理得到的石墨烯不僅除去水分和酸以及重金屬錳等雜質(zhì)耗能嚴(yán)重，所得固體粉末團(tuán)聚嚴(yán)重，不利于分散。如，李維實(shí)等人公開的中國發(fā)明專利CN 101863465 A(一種可分散于有機(jī)溶劑石墨烯的制備方法)通過化學(xué)修飾氧化石墨烯，在其表面功能化帶樹枝狀結(jié)構(gòu)的胺類或醇類化合物，使其在水合肼還原后依然能保持良好的分散性。但是，這兩種制備方法在前期高能耗去除雜質(zhì)的成本上又使用水合肼，其價格昂貴，且毒性較大，不利于規(guī)模化生產(chǎn)高質(zhì)量還原石墨烯粉體。存在類似問題的已公開發(fā)明專利包括：CN 102452650 A(一種低溫化學(xué)法制備石墨烯的方法)以有毒的硼氫化鈉作為還原劑，CN 102001651 A(基于羥胺還原的石墨烯制備方法)以氨水和鹽酸羥胺作為還原劑，CN 102183557 A(一種環(huán)糊精功能化石墨烯的制備方法)以環(huán)糊精功能化氧化石墨烯結(jié)合水合肼還原劑處理，CN 102107871 A(一種制備石墨烯的方法)以金屬硼氫化物作為還原劑，CN 102225754 A(一種氧化石墨烯的制備方法)以水合肼作為還原劑，CN 102153078 A(一種氧化石墨烯的還原方法)以丙酮肟、乙醛肟或甲乙基酮肟為還原劑，CN 102259851 A(一種低溫化學(xué)還原法制備石墨烯的方法)以碘化鋁為還原劑，CN 103241727 A(一種石墨烯的制備方法)還原劑為水合肼、硼氫化鈉或溴化氫，CN 102862978 A(一種石墨烯的制備方法)所用還原劑為二苯胺磺酸鈉。其它相似專利就不一一贅述。