[發明專利]一種原位生長碳納米管/石墨烯復合海綿的制備方法

在審

• 申請號: 202110333394.2
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113044830A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 彭慶宇;陳仲;赫曉東;趙旭
• 申請（專利權）人: 深圳烯創先進材料研究院有限公司
• 主分類號: C01B32/16
• 分類號: C01B32/16;C01B32/184;C01B32/194
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 李智慧

1.一種原位生長碳納米管/石墨烯復合海綿的制備方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

步驟一、定向石墨烯海綿的制備：

（1）將分散好的氧化石墨烯水溶液在低溫下進行定向冷凍，利用冷凍干燥法獲得定向的氧化石墨烯海綿；

（2）采用化學還原或熱還原的方法制備定向石墨烯海綿；

步驟二、負載硝酸鎳的石墨烯海綿的制備：

將定向石墨烯海綿真空浸漬在Ni(NO₃)₂乙醇溶液中，利用烘箱干燥后得到骨架負載硝酸鎳的三維石墨烯海綿；

步驟三、碳納米管/石墨烯復合海綿的制備：

將步驟二中得到的骨架負載硝酸鎳的三維石墨烯海綿放入石英管內，以氮氣為保護氣，氫氣為還原氣，乙烯為碳源，在管式爐內進行化學氣相沉積，在石墨烯骨架內壁上原位生長碳納米管，獲得碳納米管/石墨烯復合海綿。

2.根據權利要求1所述的原位生長碳納米管/石墨烯復合海綿的制備方法，其特征在于所述步驟一中，氧化石墨烯水溶液的濃度為3~8mg/ml，定向冷凍溫度為-20℃以下。

3.根據權利要求2所述的原位生長碳納米管/石墨烯復合海綿的制備方法，其特征在于所述氧化石墨烯水溶液的濃度為5mg/ml。

4.根據權利要求1所述的原位生長碳納米管/石墨烯復合海綿的制備方法，其特征在于所述步驟一中，化學還原的方法為：采用過量的水合肼在溫度70~90℃下進行化學還原23~25h；熱還原的方法為：在氮氣氛圍下400~1000℃下熱還原1~2h。

5.根據權利要求4所述的原位生長碳納米管/石墨烯復合海綿的制備方法，其特征在于所述化學還原水合肼使用溫度為90℃，使用時間為24h；熱還原溫度為800~1000℃，還原時間為2h。

6.根據權利要求1所述的原位生長碳納米管/石墨烯復合海綿的制備方法，其特征在于所述步驟二中，Ni(NO₃)₂乙醇溶液的濃度為10~70mg/ml，真空浸漬時間為10~30min，烘箱干燥溫度為40~80℃，烘箱干燥時間為6~12h。

7.根據權利要求6所述的原位生長碳納米管/石墨烯復合海綿的制備方法，其特征在于所述Ni(NO₃)₂乙醇溶液的濃度為30mg/ml，真空浸漬時間為30min，烘箱干燥溫度為60℃，烘箱干燥時間為12h。

8.根據權利要求1所述的原位生長碳納米管/石墨烯復合海綿的制備方法，其特征在于所述步驟三中，化學氣相沉積的條件為：氮氣氫氣氛圍升溫至400~500℃，恒溫1~2h，然后升溫至700~800℃，通入乙烯氣體，恒溫5~30min，氮氣氣流、氫氣氣流、乙烯氣流的流量比為7~10：1：1，乙烯氣流流量為20~60sccm。

9.根據權利要求8所述的原位生長碳納米管/石墨烯復合海綿的制備方法，其特征在于所述化學氣相沉積的條件為：在氮氣氫氣氣氛中升溫至500℃，恒溫1 h，然后升溫至750℃，通入乙烯氣體，繼續恒溫10min，氮氣氣流、氫氣氣流、乙烯氣流的流量比為25：3：3，乙烯氣體流量為60sccm。