[發(fā)明專利]一種三維多孔氧化石墨烯海綿的制備方法

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• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113387353A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設計）人: 戴中華;張凡博;張佳晴;狄紫依
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工業(yè)大學
• 主分類號: C01B32/198
• 分類號: C01B32/198
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發(fā)明為一種三維多孔氧化石墨烯海綿的制備方法，其克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的所制備的三維結(jié)構(gòu)GO制備工藝復雜，或難以調(diào)控三維孔洞大小及密度的問題，本發(fā)明通過固體模板法并控制工藝參數(shù)，制備出不同孔洞大小與密度的三維GO海綿。本發(fā)明方法操作簡單，重復性高，適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明采用固體模板法制備三維多孔GO海綿，利用帶正電的聚苯乙烯微球(Polystyrene,PS)和帶負電的GO的靜電吸附機理，將GO包裹在三維模板PS微球上，然后去除模板，得到純凈的三維多孔GO，采用冷干法處理，即可制得三維多孔GO海綿。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于三維石墨烯制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三維多孔氧化石墨烯海綿的制備方法。

背景技術(shù)：

迄今為止，人們對石墨烯的研究和應用已經(jīng)走過60多個年頭。與一些傳統(tǒng)的材料相比，石墨烯具有更加優(yōu)異的性能，例如在物理、化學和材料等領(lǐng)域。石墨烯結(jié)構(gòu)層中的碳原子之間形成的σ鍵具有超強的鍵能，使其具有高硬度的特性；而與平面垂直的π電子構(gòu)成的自由電子網(wǎng)絡，使石墨烯具有了獨特的導電和導熱特性；相比較于傳統(tǒng)的導體，在石墨烯表面上的空穴遷移率遠遠超出，這使得石墨烯具備了極高的傳輸性與自由的電子移動空間；除此之外，石墨烯還具有其他更加獨特且優(yōu)異的性能，例如，單層石墨烯具有較高的透光性，可以作為透明電極的理想材料；良好的阻隔氣體能力等也是石墨烯所具備的。正因為這些優(yōu)異的性能，使得石墨烯在電子、信息、材料、能源、生物醫(yī)學等方面具有重大的應用前景。

傳統(tǒng)意義上的二維石墨烯具有諸多優(yōu)點，例如電子遷移率高等，但是單層的二維石墨烯厚度只有0.34nm，用肉眼難以辨識，且操作起來有一定難度，這大大限制了石墨烯在某些宏觀器件中的應用。由此，三維石墨烯應運而生。三維石墨烯是由碳的單原子層堆垛而成，不僅繼承了二維石墨烯的優(yōu)異性能，而且比表面積更大、電子傳輸速度更快、肉眼可見、便于操作、更適合具體應用。近年來，人們對石墨烯及其結(jié)構(gòu)在儲能、天線等領(lǐng)域的應用進行了研究，三維多孔GO海綿的低成本、大批量制備成為研究熱點之一。

現(xiàn)有三維GO的制備方法主要有如下三種：

(1)溶劑法

溶劑法是在水或者其它溶劑中進行材料制備與物質(zhì)合成的方法。如用GO溶液與正己烷混合。

(2)模板法

模板法是一種常用的制備特定納米材料結(jié)構(gòu)和形貌的方法。模板法是以某種物質(zhì)為支架，將反應的前驅(qū)體滲入模板，待其結(jié)構(gòu)成型穩(wěn)定后，再利用某種化學物質(zhì)或者煅燒等手段去除模板，得到三維結(jié)構(gòu)。如用含GO的乙醇分散液加入含鈦前驅(qū)體，或用聚氨酯海綿、密胺海綿等作為模板

(3)化學氣相沉積法

化學氣相沉積法是利用物質(zhì)的氣相化合物進行反應，進而制得化學材料的方法。如將GO加入PVA水溶液，添加交聯(lián)劑，形成凝膠。

然上述方法所制備的三維結(jié)構(gòu)GO存在制備工藝復雜或難以調(diào)控三維孔洞大小及密度的問題。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種三維多孔氧化石墨烯海綿的制備方法，其克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的所制備的三維結(jié)構(gòu)GO制備工藝復雜，或難以調(diào)控三維孔洞大小及密度的問題，本發(fā)明通過固體模板法并控制工藝參數(shù)，制備出不同孔洞大小與密度的三維GO海綿。本發(fā)明方法操作簡單，重復性高，適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種三維多孔氧化石墨烯海綿的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：