CN108117064A - 一种褶皱石墨烯的制备方法 - Google Patents

一种褶皱石墨烯的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108117064A
CN108117064A CN201810171394.5A CN201810171394A CN108117064A CN 108117064 A CN108117064 A CN 108117064A CN 201810171394 A CN201810171394 A CN 201810171394A CN 108117064 A CN108117064 A CN 108117064A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon source
template
graphene
fold
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810171394.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108117064B (zh
Inventor
唐志红
张芝文
高小林
杨俊和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN201810171394.5A priority Critical patent/CN108117064B/zh
Publication of CN108117064A publication Critical patent/CN108117064A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108117064B publication Critical patent/CN108117064B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2204/00—Structure or properties of graphene
    • C01B2204/20—Graphene characterized by its properties

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供了一种褶皱石墨烯的制备方法，将水溶性碳源与模板剂、氧化石墨烯混合均匀而得到混合液，模板剂物选自聚苯乙烯纳米微球或者聚甲基丙烯酸甲酯纳米微球，碳源的浓度为1‑100g/l，模板剂与碳源的质量比为0:1‑50:1，氧化石墨烯与碳源的质量比为1:10‑1:1000；将混合液喷雾干燥，喷雾干燥的温度为100‑600℃，得到碳源/模板剂粉末颗粒；将得到的粉末颗粒在惰性气体氛围中热处理，热处理温度在500℃至2800℃之间，得到褶皱石墨烯。本发明的高温热处理使碳源/模板剂粉末颗粒中的模板以二氧化碳、水等无毒无害气体释放，既对环境友好，同时还将生物质充分炭化转变为褶皱石墨烯。

Description

一种褶皱石墨烯的制备方法
技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种石墨烯，具体来说是一种褶皱石墨烯的制备方法。
背景技术
理论上二维的石墨烯具有非常高的比表面积、电导率和载流子迁移率等，是目前的研究热点之一。目前石墨烯应用中存在的问题之一是：由于石墨烯片层之间存在范德华力，使得片层与片层之间非常容易堆叠，这就导致其比表面积大大降低，从而限制了其优异性能的发挥。一种可行的方案就是将石墨烯的二维纳米片层结构转化为三维褶皱状结构来解决其团聚问题。由于其独特的三维结构，三维褶皱石墨烯很好地解决了石墨烯的团聚问题，并且具有很好的分散性能和结构稳定性，能够分散于大多数溶剂，为其进一步应用打下了良好的基础。但是，目前褶皱石墨烯的原料为氧化石墨烯，氧化石墨烯主要是由石墨经过强酸和强氧化剂插层氧化而制成，制备过程中需要消耗大量的强酸和强氧化剂，并且产生大量的废液，给环境造成了很大的负担。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种褶皱石墨烯的制备方法，所述的这种褶皱石墨烯的制备方法要解决现有技术中制备褶皱石墨烯的方法需要消耗大量的强酸和强氧化剂，会产生大量的废液，给环境造成了很大的负担的技术问题。
本发明提供了一种褶皱石墨烯的制备方法，包括如下步骤：
1)将水溶性碳源与模板剂、氧化石墨烯混合均匀而得到混合液，所述的碳源选自葡萄糖、果糖、蔗糖或者麦芽糖，所述的模板剂物选自聚苯乙烯纳米微球或者聚甲基丙烯酸甲酯纳米微球，所述的碳源的浓度为1-100g/l，所述的模板剂与碳源的质量比为0: 1-50:1，所述的氧化石墨烯与碳源的质量比为1:10-1:1000；
2)将混合液喷雾干燥，喷雾干燥的温度为100-600℃，得到碳源/模板剂粉末颗粒；
3)将得到的粉末颗粒在惰性气体氛围中热处理，热处理温度在500℃至2800℃之间，得到褶皱石墨烯。
进一步的，本发明通过控制氧化石墨烯的含量促进碳源炭化，通过模板剂与碳源的质量比的变化来控制褶皱石墨烯的层数以及褶皱程度。
进一步的，所述的模板剂与碳源的质量比为0.25：5，所述的氧化石墨烯与碳源的质量比为0.05:5。
进一步的，所述的模板剂与碳源的质量比为0.1:2，所述的氧化石墨烯与碳源的质量比为0.01:2。
进一步的，所述的氧化石墨烯与碳源的质量比为0.02:8。
进一步的，步骤3）的热处理温度在500℃至1100℃之间；热处理时间则为0.5-4 小时。
进一步的，步骤3）的惰性保护气体使用氩气或者氮气。
进一步的，水溶性碳源优选为葡萄糖。
本发明提供了一种利用价格低廉可再生的生物质为碳源，制备褶皱石墨烯的方法，将水溶性碳源与模板剂、氧化石墨烯（催化剂）混合均匀而得到混合液；将混合液喷雾快速干燥使其中的溶剂快速挥发而得到碳源/模板剂粉末颗粒(中间产物)；收集所得到的粉末颗粒并在惰性气体氛围中热处理以得到褶皱石墨烯，其中热处理温度在500℃至2800℃之间。
本发明的高温热处理使碳源/模板剂粉末颗粒中的模板以二氧化碳、水等无毒无害气体释放，既对环境友好，同时还将生物质充分炭化转变为褶皱石墨烯。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明利用环境友好且易石墨化形成石墨结构的生物质为碳源，制备褶皱石墨烯，将为石墨烯的大批量生产奠定基础。本发明在实现炭化的同时能够移除模板，方法简单，环境友好且成本低。
附图说明
图1 为根据本发明的方法所制备的褶皱石墨烯形貌图。
图2 为根据本发明的方法所制备的褶皱石墨烯形貌图。
图3 为根据本发明的方法所制备的褶皱石墨烯形貌图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步进行阐述。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作类似改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
取50g/l的葡萄糖溶液100ml，250mg聚苯乙烯微球，50mg氧化石墨烯，混合均匀后雾化处理，在600℃干燥10秒左右。将收集到的粉末颗粒在氩气氛围下800℃热处理1小时。最后得到褶皱石墨烯。褶皱石墨烯形貌如图1所示。
实施例2
取20g/l的蔗糖溶液100ml，100mg聚甲基丙烯酸甲酯纳米微球，10mg氧化石墨烯，混合均匀后雾化处理，在500℃干燥15秒左右。将收集到的粉末颗粒在氮气氛围下600℃热处理2小时。最后得到褶皱石墨烯。褶皱石墨烯形貌如图2所示。
实施例3
取80g/l的蔗糖溶液100ml， 20mg氧化石墨烯，混合均匀后雾化处理，在300℃干燥15秒左右。将收集到的粉末颗粒在氮气氛围下800℃热处理1小时。最后得到褶皱石墨烯（图3）。

Claims (4)

1.一种褶皱石墨烯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）将水溶性碳源与模板剂、氧化石墨烯混合均匀而得到混合液，所述的碳源选自葡萄糖、果糖、蔗糖或者麦芽糖，所述的模板剂物选自聚苯乙烯纳米微球或者聚甲基丙烯酸甲酯纳米微球，所述的碳源的浓度为1-100g/l，所述的模板剂与碳源的质量比为0: 1-50:1，所述的氧化石墨烯与碳源的质量比为1:10-1:1000；
2）将混合液喷雾干燥，喷雾干燥的温度为100-600℃，得到碳源/模板剂粉末颗粒；
3）将得到的粉末颗粒在惰性气体氛围中热处理，热处理温度在500℃至2800℃之间，得到褶皱石墨烯。
2.根据权利要求1所述的一种褶皱石墨烯的制备方法，其特征在于：通过控制氧化石墨烯的含量促进碳源炭化，通过模板剂与碳源的质量比的变化来控制褶皱石墨烯的层数以及褶皱程度。
3.根据权利要求1所述的一种褶皱石墨烯的制备方法，其特征在于：步骤3）的热处理温度在500℃至1100℃之间；热处理时间则为0.5-4 小时。
4.根据权利要求1所述的一种褶皱石墨烯的制备方法，其特征在于：步骤3）的惰性保护气体使用氩气或者氮气。
CN201810171394.5A 2018-03-01 2018-03-01 一种褶皱石墨烯的制备方法 Active CN108117064B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810171394.5A CN108117064B (zh) 2018-03-01 2018-03-01 一种褶皱石墨烯的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810171394.5A CN108117064B (zh) 2018-03-01 2018-03-01 一种褶皱石墨烯的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108117064A true CN108117064A (zh) 2018-06-05
CN108117064B CN108117064B (zh) 2021-07-09

Family

ID=62234628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810171394.5A Active CN108117064B (zh) 2018-03-01 2018-03-01 一种褶皱石墨烯的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108117064B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109399615A (zh) * 2018-11-27 2019-03-01 天津科技大学 一种用生物质资源作为碳源的3d-石墨烯材料的制备方法
CN114195121A (zh) * 2021-12-20 2022-03-18 上海理工大学 一种以氧化石墨烯为模板及催化剂制备三维褶皱碳材料的方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101591016A (zh) * 2008-05-30 2009-12-02 北京化工大学 中空碳球的制备方法
WO2010147860A1 (en) * 2009-06-15 2010-12-23 William Marsh Rice University Graphene nanoribbons prepared from carbon nanotubes via alkali metal exposure
KR101284175B1 (ko) * 2010-12-13 2013-07-09 한국과학기술연구원 그래핀/폴리이미드계 전도성 복합재료 제조용 조성물, 상기 조성물을 사용한 복합재료의 제조 방법 및 그에 따른 복합재료
CN103265023A (zh) * 2013-06-07 2013-08-28 新疆师范大学 一种氮掺杂石墨烯的制备方法
CN103274394A (zh) * 2013-06-07 2013-09-04 新疆师范大学 一种热分解法制备石墨烯的方法
CN105384164A (zh) * 2015-12-18 2016-03-09 上海理工大学 高比表面积分级孔结构褶皱石墨烯及其制备方法
KR20160100268A (ko) * 2015-02-13 2016-08-23 대주전자재료 주식회사 비반복적이고 불규칙적인 3차원 기공을 포함하는 그래핀 및 이의 제조 방법
CN105932258A (zh) * 2016-06-27 2016-09-07 天津工业大学 一种无机纳米粒子/石墨烯三维多孔复合材料的制备方法
CN106241778A (zh) * 2016-07-15 2016-12-21 浙江大学 一种高比表面积多褶皱中空石墨烯微球及其制备方法
CN106252090A (zh) * 2016-08-30 2016-12-21 郑州轻工业学院 一种高褶皱石墨烯材料及其制备方法
CN106340653A (zh) * 2016-09-29 2017-01-18 成都新柯力化工科技有限公司 一种褶皱状石墨烯复合导电剂及制备方法
US9580323B2 (en) * 2013-05-31 2017-02-28 University Of Notre Dame Du Lac Method of producing graphene and other carbon materials
CN107055521A (zh) * 2017-03-21 2017-08-18 禹城贝尔新材料有限公司 规模化制备高度规则球形石墨烯微球的方法及该石墨烯微球
CN107161980A (zh) * 2017-05-24 2017-09-15 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所南昌研究院 一种具有氧化石墨烯褶皱形貌的碳纳米片的制备方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101591016A (zh) * 2008-05-30 2009-12-02 北京化工大学 中空碳球的制备方法
WO2010147860A1 (en) * 2009-06-15 2010-12-23 William Marsh Rice University Graphene nanoribbons prepared from carbon nanotubes via alkali metal exposure
KR101284175B1 (ko) * 2010-12-13 2013-07-09 한국과학기술연구원 그래핀/폴리이미드계 전도성 복합재료 제조용 조성물, 상기 조성물을 사용한 복합재료의 제조 방법 및 그에 따른 복합재료
US9580323B2 (en) * 2013-05-31 2017-02-28 University Of Notre Dame Du Lac Method of producing graphene and other carbon materials
CN103265023A (zh) * 2013-06-07 2013-08-28 新疆师范大学 一种氮掺杂石墨烯的制备方法
CN103274394A (zh) * 2013-06-07 2013-09-04 新疆师范大学 一种热分解法制备石墨烯的方法
KR20160100268A (ko) * 2015-02-13 2016-08-23 대주전자재료 주식회사 비반복적이고 불규칙적인 3차원 기공을 포함하는 그래핀 및 이의 제조 방법
CN105384164A (zh) * 2015-12-18 2016-03-09 上海理工大学 高比表面积分级孔结构褶皱石墨烯及其制备方法
CN105932258A (zh) * 2016-06-27 2016-09-07 天津工业大学 一种无机纳米粒子/石墨烯三维多孔复合材料的制备方法
CN106241778A (zh) * 2016-07-15 2016-12-21 浙江大学 一种高比表面积多褶皱中空石墨烯微球及其制备方法
CN106252090A (zh) * 2016-08-30 2016-12-21 郑州轻工业学院 一种高褶皱石墨烯材料及其制备方法
CN106340653A (zh) * 2016-09-29 2017-01-18 成都新柯力化工科技有限公司 一种褶皱状石墨烯复合导电剂及制备方法
CN107055521A (zh) * 2017-03-21 2017-08-18 禹城贝尔新材料有限公司 规模化制备高度规则球形石墨烯微球的方法及该石墨烯微球
CN107161980A (zh) * 2017-05-24 2017-09-15 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所南昌研究院 一种具有氧化石墨烯褶皱形貌的碳纳米片的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHIHONG TANG ET AL.: "Noble-Metal-Promoted Three-Dimensional Macroassembly of Single-Layered Graphene Oxide", 《ANGEW. CHEM. INT. ED.》 *
李海 等: "纳米Si/ 褶皱石墨烯复合材料制备及储锂性能", 《电源技术 研究与设计》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109399615A (zh) * 2018-11-27 2019-03-01 天津科技大学 一种用生物质资源作为碳源的3d-石墨烯材料的制备方法
CN109399615B (zh) * 2018-11-27 2022-06-07 天津科技大学 一种用生物质资源作为碳源的3d-石墨烯材料的制备方法
CN114195121A (zh) * 2021-12-20 2022-03-18 上海理工大学 一种以氧化石墨烯为模板及催化剂制备三维褶皱碳材料的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108117064B (zh) 2021-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101993065B (zh) 一种制备石墨烯粉体的方法
CN105645403B (zh) 一种高性能氮掺杂三维石墨烯的制备方法
CN105384164B (zh) 高比表面积分级孔结构褶皱石墨烯及其制备方法
CN104671229B (zh) 一种基于生物质基的水热碳化制备炭微球的方法
CN104724699B (zh) 纤维素为原料制备生物质石墨烯的方法
Chen et al. Simple approach to carboxyl-rich materials through low-temperature heat treatment of hydrothermal carbon in air
TWI543931B (zh) 石墨烯之製備方法及石墨烯之分散組成物
CN104860312B (zh) 氮掺杂褶皱石墨烯的制备方法
CN100556801C (zh) 微米多孔碳微球的制备方法
CN111606319B (zh) 碳纳米卷及其制备方法和应用以及碳纳米带
CN107342411A (zh) 一种石墨烯‑硅碳锂离子电池负极材料的制备方法
CN110148760B (zh) 一种多孔碳-碳纳米管复合材料及其制备方法和应用
CN108786786B (zh) 一种光催化降解用纳米MoO3粉末的制备方法
CN103449424A (zh) 一种石墨烯和石墨烯基复合材料的低温制备方法
CN105870415B (zh) 一种氧化硅/碳/金属元素复合材料、制备方法及其应用
CN104692344A (zh) 一种介孔石墨相氮化碳材料的制备方法
Pant et al. Immobilization of TiO2 nanofibers on reduced graphene sheets: Novel strategy in electrospinning
CN107017398B (zh) 一种焦磷酸钒钠/碳复合正极材料、制备及其应用
CN104787751A (zh) 一种石墨烯粉体及其制备方法
CN110064428A (zh) 一种g-C3N4/石墨烯复合材料、其制备方法及应用
CN108117064A (zh) 一种褶皱石墨烯的制备方法
CN108831757A (zh) 一种n和s双掺杂石墨烯/碳纳米管气凝胶的制备方法
CN103274385B (zh) 一种锂离子电池负极材料碳微球及其制备方法
CN103043646A (zh) 一种小尺寸实心碳球的制备方法及制备得到的碳球
CN106115639A (zh) 一种卷曲叶片形纳米层状g‑C3N4的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant