CN112456479A - 一种均匀分散的石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法 - Google Patents

一种均匀分散的石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112456479A
CN112456479A CN202011290436.0A CN202011290436A CN112456479A CN 112456479 A CN112456479 A CN 112456479A CN 202011290436 A CN202011290436 A CN 202011290436A CN 112456479 A CN112456479 A CN 112456479A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ball milling
composite material
graphene
carbon
carbon nanotubes
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.)
Pending
Application number
CN202011290436.0A
Other languages
English (en)
Inventor
王静
葛烨
董国涛
胡天豪
陈游洋
胡志豪
曹斌全
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.)
Anhui University of Science and Technology
Original Assignee
Anhui University of 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 Anhui University of Science and Technology filed Critical Anhui University of Science and Technology
Priority to CN202011290436.0A priority Critical patent/CN112456479A/zh
Publication of CN112456479A publication Critical patent/CN112456479A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/194—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/168—After-treatment

Abstract

本发明公开了一制备种均匀分散的石墨烯/碳纳米管复合材料的方法—球磨法。本发明的技术方案是：添加一定质量比的石墨烯和碳纳米管至球磨罐中，控制球磨罐中大小球的比例固定为1：2，控制球磨转速在200‑600r/min，在不同时间下(2h,4h,6h)进行高能球磨，球磨后进行干燥研磨。所制得的石墨烯/碳纳米管复合材料的分散度及复合程度均较好。

Description

一种均匀分散的石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法
技术领域
本发明设及一种复合材料的制备领域。主要应用于超级电容器，太阳能电池、锂离子电池等领域，具体涉及到使用球磨法制备均匀分散的石墨烯/碳纳米管复合材料的方法。
背景技术
石墨烯严格的二维结构使其具有优异的晶体特性和导电特性，尽管石墨烯研究的历史短，但是在物理和应用方面已有很多研究工作；是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，其理论比表面积可达2600m2/g，且只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/m·K,高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，自旋轨道作用很小，而且碳元素几乎没有核磁矩，是目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
作为纳米材料中的重要一员，碳纳米管具有独特的结构和优异的性能，可以看作是石墨烯卷绕而成的无缝中空管，管上每个碳原子采取SP2杂化，相互之间以碳-碳σ键结合起来，形成由六边形组成的蜂窝状结构作为碳纳米管的骨架。每个碳原子上未参与杂化的一对p电子相互之间形成跨越整个碳纳米管的共轭n电子云。按照管子的层数不同，分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。由于碳纳米管具有较高的内聚力，极易形成相互缠绕的集聚结构，因此多数学者对其进行改性或处理研究使其分散更加均匀。
石墨烯和碳纳米管是同素异形体，性质上有一些异同，由于二者碳碳键的结合方式，导致二者相似的力学性能和热学性能，都表现为较高的热导率；然而两者结构的差异导致他们迥异的光学性能。由于石墨烯和碳纳米管间的协同效应,使得石墨烯/碳纳米管复合材料的导电性、机械性等性能得到增强,具有极大的比表面积、良好的导电性以及优异的力学性能,可制备高性能的复合材料。近十年来,石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法日趋成熟,在制备光电器件、储能电池、电化学传感器等领域的应用也逐渐崭露头角。
所以在本实验中，我们将石墨烯和碳纳米管复合，采用二维石墨烯和一维碳纳米管组成复合材料,不仅能抑制石墨烯因层间π-π作用堆积而造成的比表面积下降,电容性能变差等现象,更能利用协同效应得到单一碳材料所不具备的优异性能。制备出比电容高，循环稳定性好的电极材料。最重要是在本实验中碳纳米管能在石墨烯中分散性得到很大的提升，使复合材料的性能得到很大提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种均匀分散的石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法，该发明操作简单，绿色环保，不需要使用任何化学方法，石墨烯和碳纳米管的分散性较好，适用于工业生产。
本发明实现发明目的采用如下技术方案：
提出一种合成碳基纳米复合材料的物理方法—球磨法制备石墨烯/碳纳米管复合材料，包括以下步骤：
(1)原料制备：使用石墨烯和碳纳米管成品，控制碳纳米管和石墨烯的质量比为1：(1-99)。
(2)球磨过程：将石墨烯和碳纳米管加入到球磨罐中，控制球磨时间和转速，此过程中石墨烯和碳纳米管保持一定质量比，保证能获得均匀分散的复合材料。
称取一定质量的石墨烯和碳纳米管，在超声清洗剂中超声10-20min进行简单分散后转移至球磨罐中，加入适量的分散剂无水乙醇，淹没材料即可。
球磨过程采用200-600rad/min的转速,保持一定的球料比,球磨时长范围是2-6小时,球磨罐中大小球的比例固定控制在1：2，球磨结束后得到石墨烯 /碳纳米管复合材料。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明做进一步解释说明，此部分记载的技术方案应当与权利要求书记载的技术方案保持一致。
实施例1
取一定质量比例的石墨烯和碳纳米管，在超声清洗剂中超声10-20min 进行简单分散后转移至球磨罐中，加入分散剂无水乙醇至刚好淹没材料，控制罐中大小研磨球的比例为1：2，设置转速为200rad/min，调整时间分别为2小时,4 小时和6小时进行高能球磨，球磨结束后真空干燥并研磨至粉末，得到石墨烯/ 碳纳米管复合材料。
实施例2
取一定质量比例的石墨烯和碳纳米管，在超声清洗剂中超声10-20min 进行简单分散后转移至球磨罐中，加入分散剂无水乙醇至刚好淹没材料，控制罐中大小研磨球的比例为1：2，设置转速为400rad/min，调整时间分别为2小时,4 小时和6小时进行高能球磨，球磨结束后真空干燥并研磨至粉末，得到石墨烯/ 碳纳米管复合材料。
实施例3
取一定质量比例的石墨烯和碳纳米管，在超声清洗剂中超声10-20min 进行简单分散后转移至球磨罐中，加入分散剂无水乙醇至刚好淹没材料，控制罐中大小研磨球的比例为1：2，设置转速为600rad/min，调整时间分别为2小时,4 小时和6小时进行高能球磨，球磨结束后真空干燥并研磨至粉末，得到石墨烯/ 碳纳米管复合材料。
以上详细描述了本发明的实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种制备石墨烯/碳纳米管复合材料的方法，其特征在于，所述复合材料是将分散剂加入石墨烯和碳纳米管的混合粉末中搅拌均匀，放入行星式球磨机中球磨，球磨结束后洗涤干燥制得。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的碳纳米管和石墨烯的质量比为1：(1-99)。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的碳纳米管可为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的有机溶剂可为乙醇、乙醚、丙酮、二氯甲烷、氯仿、二硫化碳、甲苯、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、苯甲酸或N-甲基吡咯烷酮中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的球磨过程采用200-600rad/min的球磨转速。
6.根据权利要求1-5任一项所述的碳基纳米复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下具体步骤：
使用石墨烯和碳纳米管成品，在超声清洗剂中超声10min进行简单分散后转移至球磨罐中，加入适量的分散剂，淹没材料即可。控制球磨时间和转速，此过程中石墨烯和碳纳米管保持一定质量比，保证能获得均匀分散的复合材料。
7.球磨过程采用200-600rad/min的转速,保持一定的球料比,球磨时长的范围为2-6小时,球磨罐中大小研磨球的比例固定控制在1：2，球磨结束后得到石墨烯/碳纳米管复合材料。
8.权利要求1-7任一项所述的石墨烯/碳纳米管复合材料在超级电容器、光电器件、电化学传感器领域中的应用。
CN202011290436.0A 2020-11-17 2020-11-17 一种均匀分散的石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法 Pending CN112456479A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011290436.0A CN112456479A (zh) 2020-11-17 2020-11-17 一种均匀分散的石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011290436.0A CN112456479A (zh) 2020-11-17 2020-11-17 一种均匀分散的石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112456479A true CN112456479A (zh) 2021-03-09

Family

ID=74838029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011290436.0A Pending CN112456479A (zh) 2020-11-17 2020-11-17 一种均匀分散的石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112456479A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116514113A (zh) * 2023-05-06 2023-08-01 昆明理工大学 一种网壳结构碳纳米管-石墨烯复合材料及制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102807737A (zh) * 2012-08-07 2012-12-05 上海交通大学 石墨烯/碳纳米管分散体系高分子基复合材料的制备方法
CN104637699A (zh) * 2015-02-12 2015-05-20 福建师范大学 一种基于三维多孔石墨烯复合材料制备超级电容器的方法
CN104772064A (zh) * 2015-03-31 2015-07-15 山东玉皇新能源科技有限公司 一种石墨烯分散液的制备方法
CN106024410A (zh) * 2016-07-25 2016-10-12 大连理工大学 一种高容量石墨烯基超级电容器电极材料及其制备方法
CN106882798A (zh) * 2017-02-09 2017-06-23 广东派勒智能纳米科技股份有限公司 石墨烯、碳纳米管复合材料的制备工艺
CN107129643A (zh) * 2017-04-28 2017-09-05 上海烯古能源科技有限公司 石墨烯/碳纳米管协同改性pvc复合材料、其制法与应用
CN108550856A (zh) * 2018-05-23 2018-09-18 山东希诚新材料科技有限公司 碳纳米管/石墨烯复合导电浆料及其制备方法
CN109721048A (zh) * 2019-01-22 2019-05-07 国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司 一种三维球状导电石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法
CN110229465A (zh) * 2019-05-16 2019-09-13 宿迁南航新材料与装备制造研究院有限公司 一种石墨烯/碳纳米管的聚合物基复合材料及其制备方法
CN111129500A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司 一种水系复合碳纳米管导电浆料的制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102807737A (zh) * 2012-08-07 2012-12-05 上海交通大学 石墨烯/碳纳米管分散体系高分子基复合材料的制备方法
CN104637699A (zh) * 2015-02-12 2015-05-20 福建师范大学 一种基于三维多孔石墨烯复合材料制备超级电容器的方法
CN104772064A (zh) * 2015-03-31 2015-07-15 山东玉皇新能源科技有限公司 一种石墨烯分散液的制备方法
CN106024410A (zh) * 2016-07-25 2016-10-12 大连理工大学 一种高容量石墨烯基超级电容器电极材料及其制备方法
CN106882798A (zh) * 2017-02-09 2017-06-23 广东派勒智能纳米科技股份有限公司 石墨烯、碳纳米管复合材料的制备工艺
CN107129643A (zh) * 2017-04-28 2017-09-05 上海烯古能源科技有限公司 石墨烯/碳纳米管协同改性pvc复合材料、其制法与应用
CN108550856A (zh) * 2018-05-23 2018-09-18 山东希诚新材料科技有限公司 碳纳米管/石墨烯复合导电浆料及其制备方法
CN109721048A (zh) * 2019-01-22 2019-05-07 国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司 一种三维球状导电石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法
CN110229465A (zh) * 2019-05-16 2019-09-13 宿迁南航新材料与装备制造研究院有限公司 一种石墨烯/碳纳米管的聚合物基复合材料及其制备方法
CN111129500A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司 一种水系复合碳纳米管导电浆料的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116514113A (zh) * 2023-05-06 2023-08-01 昆明理工大学 一种网壳结构碳纳米管-石墨烯复合材料及制备方法
CN116514113B (zh) * 2023-05-06 2024-03-15 昆明理工大学 一种网壳结构碳纳米管-石墨烯复合材料及制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Carbon-based functional nanomaterials: Preparation, properties and applications
Zhang et al. Two‐dimensional transition metal carbides and nitrides (MXenes): synthesis, properties, and electrochemical energy storage applications
Wu et al. Enhanced electrochemical performances of organ-like Ti3C2 MXenes/polypyrrole composites as supercapacitors electrode materials
Miao et al. Self-propagating fabrication of 3D porous MXene-rGO film electrode for high-performance supercapacitors
Yu et al. Ultrahigh-rate wire-shaped supercapacitor based on graphene fiber
Yan et al. Construction of a hierarchical NiCo2S4@ PPy core–shell heterostructure nanotube array on Ni foam for a high-performance asymmetric supercapacitor
Wu et al. One-dimensional core–shell architecture composed of silver nanowire@ hierarchical nickel–aluminum layered double hydroxide nanosheet as advanced electrode materials for pseudocapacitor
CN104934602B (zh) 一种二硫化钼/碳复合材料及其制备方法
CN103112846B (zh) 一种石墨烯-碳纳米管-纳米二氧化锡三维复合材料的制备方法及其产品
CN109830661B (zh) 硒掺杂MXene复合纳米材料及其制备方法和应用
Singh et al. Graphite oxide/polypyrrole composite electrodes for achieving high energy density supercapacitors
Ran et al. In situ polymerization and reduction to fabricate gold nanoparticle‐incorporated polyaniline as supercapacitor electrode materials
CN104852022B (zh) 一种锂离子电池负极材料及其制备方法
Tan et al. Preparation and electrochemical properties of the ternary nanocomposite of polyaniline/activated carbon/TiO2 nanowires for supercapacitors
Guo et al. Hybrid pseudocapacitor materials from polyaniline@ multi-walled carbon nanotube with ultrafine nanofiber-assembled network shell
Du et al. Fabrication of hierarchical carbon layer encapsulated polyaniline core-shell structure nanotubes and application in supercapacitors
Yang et al. Incorporating conjugated carbonyl compounds into carbon nanomaterials as electrode materials for electrochemical energy storage
Xu et al. Novel helical carbon nanotubes-embedded reduced graphene oxide in three-dimensional architecture for high-performance flexible supercapacitors
Wang et al. Novel three-dimensional polyaniline nanothorns vertically grown on buckypaper as high-performance supercapacitor electrode
Li et al. High-performance supercapacitor carbon electrode fabricated by large-scale roll-to-roll micro-gravure printing
Yang et al. MnO 2-assisted fabrication of PANI/MWCNT composite and its application as a supercapacitor
Wang et al. Fabrication of vesicular polyaniline using hard templates and composites with graphene for supercapacitor
Du et al. Fabrication of porous polyaniline modified MWNTs core-shell structure for high performance supercapacitors with high rate capability
Chen et al. Characterisations of carbon-fenced conductive silver nanowires-supported hierarchical polyaniline nanowires
Zhang et al. Soft fully-printed rGO/Fe2O3-based supercapacitors for wearable electronics

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