[發(fā)明專利]一種自蔓延燃燒快速制備石墨烯宏觀體的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010034374.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN111204740A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭金剛;田利軍;張新宇;蘇銘;高磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C01B32/184
• 分類號(hào): C01B32/184
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發(fā)明公開了一種自蔓延燃燒快速制備石墨烯宏觀體的方法，屬于石墨烯宏觀體材料的可控制備及氧化石墨烯材料的快速還原技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以氧化石墨烯漿料為原料，通過冷凍干燥的方法得到氧化石墨烯宏觀體，然后引燃氧化石墨烯宏觀體的某一部分，繼而通過氧化石墨烯自蔓延燃燒的方法快速制備出石墨烯宏觀體。該制備方法操作時(shí)間短、制備速度快、設(shè)備簡單、操作方便、條件溫和、成本低廉且工藝易于放大的優(yōu)點(diǎn)，制備的石墨烯宏觀體質(zhì)量高，性能好，在超級(jí)電容器、鋰電池、污水處理等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨烯宏觀體的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種自蔓延燃燒快速制備石墨烯宏觀體的方法。

背景技術(shù)

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄 膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。自2004年被發(fā)現(xiàn)以來，這種獨(dú)特的材 料因其多種優(yōu)異性能受到廣泛關(guān)注。得益于良好的機(jī)械、電學(xué)特性，基于二 維石墨烯材料構(gòu)建的三維宏觀材料，也具有廣泛的應(yīng)用前景。通過二維石墨 烯的組裝獲得的石墨烯宏觀體材料，具有大的比表面積，良好導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能。 應(yīng)用于可控性透氣膜、各向異性離子傳導(dǎo)體、超級(jí)電容器、鋰離子電池、能源催化、污水處理等領(lǐng)域。

石墨烯宏觀體，如石墨烯泡沫可以通過化學(xué)氣相沉積的技術(shù)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(xù)溶除多孔金屬基底后可得到多孔泡沫狀的石墨烯三維宏觀體（CN102674321A）。石墨烯宏觀體的制備還可以通過還原一定濃度的氧化石墨烯水溶液得到，在還原過程中，石墨烯片層自組裝成為石墨烯濕凝膠塊體，從而達(dá)到石墨烯由二維材料組裝成為三維實(shí)體結(jié)構(gòu)的目的，采用的方法可以是水熱法(AdvancedMaterials 2012,24,5124)以及還原劑還原法(Journal of Materials Chemistry 2011,21,6494)等。但上述制備石墨烯宏觀體的工藝設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，特別是還原氧化石墨烯的過程耗時(shí)相對(duì)較長，增加了時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有石墨烯宏觀體制備工藝復(fù)雜，成本較高的技術(shù)問題。為此，本發(fā)明提出一種自蔓延燃燒快速制備石墨烯宏觀體的方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種自蔓延燃燒快速制備石墨烯宏觀體的方法，依次包括以下步驟：

1）制備氧化石墨烯的水或醇溶液，濃度為0.5 mg/mL ~20 mg/mL；

2）將所述氧化石墨烯的水或醇溶液加入至容器中，在-60℃~-10℃的溫度條件下進(jìn)行冷凍干燥，得到氧化石墨烯宏觀體；

3）將所述氧化石墨烯宏觀體從容器中取出，并將其部分點(diǎn)燃，使其在室溫條件下自燃；

4）待自燃結(jié)束，得到石墨烯宏觀體。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供一種自蔓延燃燒快速制備石墨烯宏觀體的方法，操作時(shí)間短、植被速度快、設(shè)備簡單、操作方便、條件溫和、重復(fù)性好、成本低廉；并且，通過本方法制得的產(chǎn)品質(zhì)量高，性能好，應(yīng)用范圍廣泛。

附圖說明

圖1是實(shí)施例一制備的圓餅狀氧化石墨烯宏觀體照片；

圖2是實(shí)施例二制備的圓餅狀石墨烯宏觀體的照片；

圖3是實(shí)施例三制備的氧化石墨烯宏觀體的掃描電鏡照片；

圖4是實(shí)施例四制備的石墨烯宏觀體的掃描電鏡照片；

圖5是實(shí)施例五制備的石墨烯宏觀體的透射電鏡照片；

圖6是實(shí)施例六制備的石墨烯宏觀體的高分辨透射電鏡照片；

圖7是實(shí)施例六制備的氧化石墨烯宏觀體與石墨烯宏觀體的XPS的C1s對(duì)比圖；