CN115092918A - 一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法及装置，包括以下步骤：A、将碳源放置于柔性导电基底的表面，利用热压辊加热压合后得到含碳基底；B、对含碳基底进行碳化，同时利用活化剂对含碳基底进行活化，干燥后得到导电碳化物；C、利用第一带电压辊对压导电碳化物的两侧进行石墨化，得到石墨烯薄膜；D、对石墨烯薄膜进行清洗并干燥，得到高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜。本技术方案提出的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法及装置，基于焦耳热闪蒸技术制备石墨烯薄膜，步骤简单，操作性强，有利于提升石墨烯薄膜的比表面积，同时便于进行大批量加工。

Description

一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法及装置

技术领域

本发明涉及石墨烯薄膜加工领域，尤其涉及一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法及装置。

背景技术

高比表面积石墨烯薄膜不仅保持了石墨烯的高导电性、优异机械性和强化学稳定性等特性，还具有高比表面积、微纳多孔结构等特征，在柔性微型储能等高性能器件中引起了广泛关注。

传统工艺制备的高比表面积石墨烯薄膜是由多步法实现的，即先将还原或微波剥离的氧化石墨烯粉末与活化剂(如氢氧化钾、氢氧化钠等)混合放入充有惰性气体的炉中高温或者微波活化，再通过多步成膜工艺实现高比表面积石墨烯薄膜的制备。如中国发明专利CN108133830A公开了一种石墨烯/超微活性炭颗粒复合电极材料的制备方法，先用水热法制备碳微球，随后用氢氧化钾进行活化，再将活化后的碳微球与氧化石墨烯在脉冲激光条件下进行辐射，制备石墨烯/超微活性炭颗粒复合电极材料。再如Zhu等人(Science,2011,332(6037):1537-1541)通过将微波剥离的氧化石墨烯与氢氧化钾混合在高温下活化制备了高比表面石墨烯粉末。

尽管上述方法有望获得高质量、高比表面积的石墨烯，但离制备成本低、工艺简单的高比表面积石墨烯薄膜还有一定距离。因此，亟需一种高效、大批量加工高比表面积石墨烯薄膜的方法及装置。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，基于焦耳热闪蒸技术制备石墨烯薄膜，步骤简单，操作性强，有利于提升石墨烯薄膜的比表面积，同时便于进行大批量加工，以克服现有技术中的不足之处。

本发明的另一个目的在于提出一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工装置，利用放卷装置和收卷装置确保石墨烯薄膜加工的连续性和大批量性，结构简单，性能可靠，有利于提升石墨烯薄膜的加工效率，同时降低石墨烯薄膜的加工成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，包括以下步骤：

A、将碳源放置于柔性导电基底的表面，利用热压辊加热压合后得到含碳基底；

B、对含碳基底进行碳化，同时利用活化剂对含碳基底进行活化，干燥后得到导电碳化物；

C、利用第一带电压辊对压导电碳化物的两侧进行石墨化，得到石墨烯薄膜；

D、对石墨烯薄膜进行清洗并干燥，得到高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜。

优选的，步骤A中，所述碳源的厚度为30～50μm，所述热压辊的加热温度为100～150℃；

步骤C中，所述第一带电压辊的电压为250～300V，对数为3～5；

步骤D中，所述干燥步骤的干燥温度为70～90℃，所述高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的比表面积为650～850m²/g。

优选的，所述碳源为含碳薄膜和含碳浆料中的任意一种；

所述含碳薄膜为由含碳材料制成的薄膜；

所述含碳浆料为由制浆原料混合而成的浆料，且按照质量份数，所述制浆原料包括含碳材料8～9份和粘结剂1份。

优选的，当所述碳源为含碳薄膜时，步骤B具体包括以下步骤：

利用激光光源作用于所述含碳薄膜的表面，得到碳化物薄膜；

将活化剂刮涂于所述碳化物薄膜的表面，干燥后得到导电碳化物。

优选的，所述激光光源的激光扫描速度为150～300mm/s，激光扫描方式为平行扫描逐行递进。

优选的，当所述碳源为含碳浆料时，步骤B具体包括以下步骤：

将活化剂刮涂于所述含碳浆料的表面，干燥后得到活化体；

利用第二带电压辊对压所述活化体的两侧，得到导电碳化物。

优选的，所述第二带电压辊的电压为150～250V，对数为6～10。

优选的，按照质量比，所述活化剂的刮涂量为所述含碳材料的含量的1～5倍。

一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工装置，用于实现上述的高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，包括放卷装置、热压装置、碳化活化装置、石墨化装置、清洗装置、烘干装置和收卷装置；所述放卷装置用于对所述柔性导电基底进行放卷，所述清洗装置用于对所述石墨烯薄膜进行清洗，所述烘干装置用于对所述石墨烯薄膜进行干燥，所述收卷装置用于对所述高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜进行收卷；

所述热压装置包括可转动设置的第一热压辊和第二热压辊，且所述第一热压辊和所述第二热压辊之间留有压合间隙；

所述碳化活化装置包括依次设置的激光发射组件、第一刮涂组件和第一干燥组件，所述激光发射组件用于发射激光光源，所述第一刮涂组件用于将活化剂刮涂于所述碳化物薄膜的表面，所述第一干燥组件用于干燥所述活化剂；

所述石墨化装置包括可转动设置的第一带电压辊，所述第一带电压辊设置有两组，且两组所述第一带电压辊之间留有第一加工间隙。

一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工装置，用于实现上述的高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，包括放卷装置、热压装置、碳化活化装置、石墨化装置、清洗装置、烘干装置和收卷装置；所述放卷装置用于对所述柔性导电基底进行放卷，所述清洗装置用于对所述石墨烯薄膜进行清洗，所述烘干装置用于对所述石墨烯薄膜进行干燥，所述收卷装置用于对所述高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜进行收卷；

所述热压装置包括可转动设置的第二刮涂组件、第一热压辊和第二热压辊，所述第二刮涂组件设置于所述所述第一热压辊和所述第二热压辊的进料端，所述第二刮涂组件用于将所述含碳浆料刮涂于所述柔性导电基底的表面，所述第一热压辊和所述第二热压辊之间留有压合间隙；

所述碳化活化装置包括依次设置的第三刮涂组件、第二干燥组件和第二带电压辊，所述第三刮涂组件用于将活化剂刮涂于所述含碳浆料的表面，所述第二干燥组件用于干燥所述活化剂，所述第二带电压辊设置有两组，且两组所述第二带电压辊之间留有第二加工间隙；

所述石墨化装置包括可转动设置的第一带电压辊，所述第一带电压辊设置有两组，且两组所述第一带电压辊之间留有第一加工间隙。

本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

1、通过焦耳热闪蒸技术加工所营造的瞬时高温高压环境，将带有活化剂的碳化物一步转化为具有高比表面积的微纳多孔石墨烯薄膜，且加工过程中无需其他保护性气体。

2、由于焦耳热闪蒸加工会释放巨大的库仑力，克服石墨烯纳米片之间产生的范德华力而阻碍其发生团聚现象，使活化剂与石墨烯纳米片充分接触，促进活化剂与石墨烯材料充分反应，有效增加石墨烯材料的比表面积。

3、高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法步骤简单，操作性强，有利于提升石墨烯薄膜的比表面积，同时便于进行大批量加工。

4、高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工装置利用放卷装置和收卷装置确保石墨烯薄膜加工的连续性和大批量性，结构简单，性能可靠，有利于提升石墨烯薄膜的加工效率，同时降低石墨烯薄膜的加工成本。

附图说明

图1是本发明一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法中第一实施例的透射电子显微镜图像。

图2是本发明一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工装置中第一实施例的结构示意图。

图3是本发明一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法中第二实施例的扫描电子显微镜图像。

图4是本发明一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工装置中第二实施例的结构示意图。

其中：放卷装置1、热压装置2、第一热压辊21、第二热压辊22、第二刮涂组件23、碳化活化装置3、激光发射组件31、第一刮涂组件32、第一干燥组件33、第三刮涂组件34、第二干燥组件35、第二带电压辊36、石墨化装置4、第一带电压辊41、清洗装置5、烘干装置6、收卷装置7。

具体实施方式

本技术方案提供了一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，包括以下步骤：

A、将碳源放置于柔性导电基底的表面，利用热压辊加热压合后得到含碳基底；

B、对含碳基底进行碳化，同时利用活化剂对含碳基底进行活化，干燥后得到导电碳化物；

C、利用第一带电压辊对压导电碳化物的两侧进行石墨化，得到石墨烯薄膜；其中，第一带电压辊的作用时间可根据实际情况进行调整，优选为10～50ms；

D、对石墨烯薄膜进行清洗并干燥，得到高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜。

为了解决现有石墨烯薄膜的生产难度高、步骤复杂、效率低的技术问题，本技术方案提出了一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其通过焦耳热闪蒸技术制备石墨烯薄膜，便于实现石墨烯薄膜的大批量加工，包括以下步骤：

首先，将碳源放置于柔性导电基底的表面，利用热压辊加热压合后得到含碳基底，令碳源与柔性导电基底得到紧密结合；需要说明的是，本方案中所使用的碳源可以是含有芳香环的聚合物或生物质材料等含碳材料，如聚酰亚胺、聚苯乙烯、木质素、氧化石墨烯与炭黑等，在此不作限定。然后通过对含碳基底进行碳化，从而形成高度碳化的碳化物。利用第一带电压辊对压带有活化剂的高度碳化的碳化物的两侧进行石墨化(即焦耳热闪蒸技术)，通过焦耳热闪蒸技术加工所营造的瞬时高温高压环境，将带有活化剂的碳化物一步转化为具有高比表面积的微纳多孔石墨烯薄膜，且加工过程中无需其他保护性气体，需要说明的是，活化剂可以为氢氧化钾、氯化锌、醋酸钙和碳酸钾中的任意一种，在此不作限定。

现有技术中，往往是将碳源材料置于充满保护性气体的管式炉中加热数小时之后才能获得有较高比表面积的微纳多孔石墨烯。这种加工方法不仅需要耗费大量的时间，且使用保护性气体会增加加工成本。而在本发明中，通过带电压辊的放电加工工艺，可以在短时间内加工出具有介孔(2～50nm)、微孔(＜2nm)甚至超微孔(＜1nm)结构的石墨烯，这种具有丰富孔洞的石墨烯可在能源存储领域中成为电化学性能优异的电极材料。

具体地，带有活化剂的碳化物在放电加工过程中主要发生了三个反应：

第一，当温度达到120～250℃时，碳化物中的化学键断裂和内部原子的激发。一些被激发的原子重新结合并以O₂、CO和CO₂等气体形式释放。由于气态产物的快速释放导致生成的石墨烯表面形成了以大孔(＞50nm)为主的多孔石墨烯。

第二，当温度达到200～800℃时，放电加工过程中所营造的高温高压环境，促使活化剂与碳化物进一步发生活化反应，生成了具有纳米级孔洞(＜2nm)的微纳多孔石墨烯；同时，当活化剂是碳酸钾或者氢氧化钾时，钾原子在活化过程中嵌入到微纳多孔石墨烯的碳晶格中，导致碳晶格间距的增加，在此过程中微纳多孔石墨烯还能有效掺杂少量的氮和钾原子。

第三，当温度大于800℃时，放电加工过程中所释放的巨大能量以及加工后的快速退火，可有效阻碍石墨烯纳米片形成伯纳尔堆叠结构，增加石墨烯纳米片的层间距，进一步增大石墨烯材料的比表面积，便于制备高质量的具有丰富微纳多孔结构的石墨烯材料。在传统的活化工艺中，石墨烯纳米片之间因具有强大的范德华力，会团聚而形成伯纳尔堆叠结构，这会减少石墨烯材料的比表面积，而在本发明中，由于焦耳热闪蒸加工会释放巨大的库仑力，克服石墨烯纳米片之间产生的范德华力而阻碍其发生团聚现象，使活化剂与石墨烯纳米片充分接触，促进活化剂与石墨烯材料充分反应，有效增加石墨烯材料的比表面积。

最后，经过焦耳热闪蒸技术放电加工后的石墨烯薄膜，经过清洗步骤去除剩余的活化剂材料并干燥后即可得到高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜。作为本方案的一个优选，清洗步骤中可以先将放电加工后的石墨烯薄膜放入与其所使用的活化剂材料对应的中和溶液(即若活化剂材料为酸性活化剂，清洗溶液应为碱性稀溶液，若活化剂材料为碱性活化剂，清洗溶液应为酸性稀溶液)中清洗，再放入温去离子水中清洗，最后放入冷去离子水中多次浸泡清洗，直至pH值呈中性。

在石墨烯表面上刻蚀微纳多孔结构以提高其比表面积，是提升石墨烯电极性能的一种有效手段，在石墨烯的传统制备工艺中，复杂的工序与较长的加工时间并无法满足工业化生产的需求。而本方案利用焦耳热闪蒸技术的放电加工瞬时释放高能量的特点，可为高质量微纳多孔石墨烯材料的快速制备提供一种有效的解决方案，有效实现在放电加工石墨烯的同时，在石墨烯材料表面刻蚀丰富的微纳多孔结构，增加产物的比表面积，进一步满足制备微纳多孔石墨烯材料所需的低成本、工艺简单、加工高效等需求。

更进一步说明，步骤A中，所述碳源的厚度为30～50μm，所述热压辊的加热温度为100～150℃；

步骤C中，所述第一带电压辊的电压为250～300V，对数为3～5；

步骤D中，所述干燥步骤的干燥温度为70～90℃，所述高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的比表面积为650～850m²/g。

步骤A中，碳源的厚度为30～50μm，如果碳源厚度太小，则不足以生成高质量石墨烯；如果碳源厚度太大，过多的碳源会增加加工难度，并且当碳源的导电率较低时，会影响放电加工的效果。热压辊的主要作用是通过加热压合工艺将碳源与柔性导电基底进行粘合，其加热温度的限定有利于避免含碳基底在加工过程中的分层，确保石墨烯薄膜的加工效果。

步骤C中，将碳化物转化为石墨烯薄膜的石墨化放电加工步骤的放电电压参数控制为250～300V，对数控制为3～5，选择较少的压辊对数和较高的放电电压，促进活化剂与碳化物完全反应，同时将碳化物转化成高质量的石墨烯材料。如果放电电压过低，会导致加工过程释放的能量不足以将带有活化剂的碳源转化为高质量的微纳多孔石墨烯，导致整体性能的下降；如果放电电压过高，过高的放电能量则会破坏微纳多孔石墨烯表面，造成石墨烯从基底上脱落下来，同时过高的冲击力会引起石墨烯材料飞溅。

步骤D中，将干燥步骤的干燥温度控制为70～90℃，优选为80℃；经过本方案的加工方法进行加工的石墨烯薄膜，其比表面积可达到650～850m²/g，更能提升石墨烯薄膜的加工质量。

更进一步说明，所述碳源为含碳薄膜和含碳浆料中的任意一种；

所述含碳薄膜为由含碳材料制成的薄膜；

所述含碳浆料为由制浆原料混合而成的浆料，且按照质量份数，所述制浆原料包括含碳材料8～9份和粘结剂1份。

本方案的加工方法，根据碳源类型的不同，其碳化活化过程也有不同。具体地，碳源类型主要可以分为以下两种类型：

在本技术方案的第一实施例中，碳源为含碳薄膜，即由含碳材料制成的薄膜，如聚酰亚胺薄膜等。

在本技术方案的第二实施例中，碳源为由制浆原料混合而成的浆料，该浆料具有一定的粘度，并且可均匀涂覆在柔性导电基底的表面，且按照质量份数，制浆原料包括含碳材料8～9份和粘结剂1份，粘结剂具体可以为聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮的混合物、聚四氟乙烯悬浊液或水性聚氨酯中的任意一种，粘结剂的作用是在热压辊提供的温度与压力下，促进含碳浆料紧密地与柔性导电基底结合在一起。如果粘结剂的用量少了，则含碳浆料无法很好地黏附在柔性导电基底上；如果粘结剂的用量多了，则会影响整体材料的导电性。

更进一步说明，当所述碳源为含碳薄膜时，步骤B具体包括以下步骤：

利用激光光源作用于所述含碳薄膜的表面，得到碳化物薄膜；

将活化剂刮涂于所述碳化物薄膜的表面，干燥后得到导电碳化物。

在本技术方案的第一实施例中，步骤B中先利用激光光源作用于含碳薄膜的表面，使其进行高度碳化，转化为具有良好导电性的碳化物，然后，再在其表面刮涂活化剂，便于后续石墨化过程将碳化物转为丰富微纳多孔结构的高质量石墨烯材料的实现。

更进一步说明，所述激光光源的激光扫描速度为150～300mm/s，激光扫描方式为平行扫描逐行递进。

具体地，对于激光碳化过程来说，选择较小的输出功率与较大的激光扫描速度，更有利于在含碳薄膜上加工出具有良好导电性的碳化物。

更进一步说明，当所述碳源为含碳浆料时，步骤B具体包括以下步骤：

将活化剂刮涂于所述含碳浆料的表面，干燥后得到活化体；

利用第二带电压辊对压所述活化体的两侧，得到导电碳化物。

在本技术方案的第二实施例中，步骤B中先将活化剂刮涂于含碳浆料的表面，然后再利用第二带电压辊对压所述活化体的两侧，得到导电碳化物，目的在于将含碳浆料转化为具有一定导电能力的碳化物，同时在其表面刻蚀出微纳多孔结构。

更进一步说明，所述第二带电压辊的电压为150～250V，对数为6～10。

具体地，对于第二实施例来说，选择较多的压辊对数和较小的放电电压，将导电能力较差的含碳浆料转化为具有良好导电性的碳化物，有利于在随后的放电加工中充当导电物质，促进碳化物能与活化剂更好地进行活化反应。

更进一步说明，按照质量比，所述活化剂的刮涂量为所述含碳材料的含量的1～5倍。

更进一步地，本方案还对活化剂的刮涂量进行优选，如果活化剂过多，会堵塞石墨烯的孔洞，且清洗加工完的材料时会消耗更多的清洗溶液，造成加工成本的上升；如果活化剂较少，则无法在碳源材料上刻蚀出丰富的微纳孔洞结构。

一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工装置，用于实现第一实施例中的高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，包括放卷装置1、热压装置2、碳化活化装置3、石墨化装置4、清洗装置5、烘干装置6和收卷装置7；所述放卷装置1用于对所述柔性导电基底进行放卷，所述清洗装置5用于对所述石墨烯薄膜进行清洗，所述烘干装置6用于对所述石墨烯薄膜进行干燥，所述收卷装置7用于对所述高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜进行收卷；

所述热压装置2包括可转动设置的第一热压辊21和第二热压辊22，且所述第一热压辊21和所述第二热压辊22之间留有压合间隙；

所述碳化活化装置3包括依次设置的激光发射组件31、第一刮涂组件32和第一干燥组件33，所述激光发射组件31用于发射激光光源，所述第一刮涂组件32用于将活化剂刮涂于所述碳化物薄膜的表面，所述第一干燥组件33用于干燥所述活化剂；

所述石墨化装置4包括可转动设置的第一带电压辊41，所述第一带电压辊41设置有两组，且两组所述第一带电压辊41之间留有第一加工间隙。

本方案还提出了一种适用于碳源为含碳薄膜的加工装置，如图2所示，包括放卷装置1、热压装置2、碳化活化装置3、石墨化装置4、清洗装置5、烘干装置6和收卷装置7，利用放卷装置和收卷装置确保石墨烯薄膜加工的连续性和大批量性，结构简单，性能可靠，有利于提升石墨烯薄膜的加工效率，同时降低石墨烯薄膜的加工成本。

需要说明的是，本方案中的第一热压辊21和第二热压辊22的工作温度对压力可根据加工需求进行调整，便于满足含碳基底的压合需求。激光发射组件31、第一刮涂组件32和第一干燥组件33均为现有技术中用于实现相应功能的常规设备，在此不对相应的设备进行赘述。石墨化装置4在工作时，一组第一带电压辊41连接高压电源的正极，另一组第一带电压辊41连接高压电源的负极，以便于实现放电加工过程。

一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工装置，用于实现第二实施例中的高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，包括放卷装置1、热压装置2、碳化活化装置3、石墨化装置4、清洗装置5、烘干装置6和收卷装置7；所述放卷装置1用于对所述柔性导电基底进行放卷，所述清洗装置5用于对所述石墨烯薄膜进行清洗，所述烘干装置6用于对所述石墨烯薄膜进行干燥，所述收卷装置7用于对所述高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜进行收卷；

所述热压装置2包括可转动设置的第二刮涂组件23、第一热压辊21和第二热压辊22，所述第二刮涂组件23设置于所述所述第一热压辊21和所述第二热压辊22的进料端，所述第二刮涂组件23用于将所述含碳浆料刮涂于所述柔性导电基底的表面，所述第一热压辊21和所述第二热压辊22之间留有压合间隙；

所述碳化活化装置3包括依次设置的第三刮涂组件34、第二干燥组件35和第二带电压辊36，所述第三刮涂组件34用于将活化剂刮涂于所述含碳浆料的表面，所述第二干燥组件35用于干燥所述活化剂，所述第二带电压辊36设置有两组，且两组所述第二带电压辊36之间留有第二加工间隙；

所述石墨化装置4包括可转动设置的第一带电压辊41，所述第一带电压辊41设置有两组，且两组所述第一带电压辊41之间留有第一加工间隙。

本方案还提出了一种适用于碳源为含碳浆料的加工装置，如图4所示，包括放卷装置1、热压装置2、碳化活化装置3、石墨化装置4、清洗装置5、烘干装置6和收卷装置7，利用放卷装置和收卷装置确保石墨烯薄膜加工的连续性和大批量性，结构简单，性能可靠，有利于提升石墨烯薄膜的加工效率，同时降低石墨烯薄膜的加工成本。

需要说明的是，本方案中的第一热压辊21和第二热压辊22的工作温度对压力可根据加工需求进行调整，便于满足含碳基底的压合需求。第二刮涂组件23、第三刮涂组件34和第二干燥组件35均为现有技术中用于实现相应功能的常规设备，在此不对相应的设备进行赘述。碳化活化装置3在进行碳化步骤时，一组第二带电压辊36连接低压电源的正极，另一组第二带电压辊36连接低压电源的负极。石墨化装置4在工作时，一组第一带电压辊41连接高压电源的正极，另一组第一带电压辊41连接高压电源的负极，以便于实现放电加工过程。

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1-一种以含碳薄膜为碳源的高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法

A、将40μm的聚酰亚胺薄膜放置于柔性导电基底的表面，利用热压辊加热压合后得到含碳基底；其中，热压辊的加热温度为100；

B、采用激光扫描方式，先将聚酰亚胺薄膜加工成具有良好导电性能的碳化物，其中，激光扫描速度为250mm/s，激光扫描方式为平行扫描逐行递进；再将氢氧化钾溶液均匀地刮涂到碳化物表面，其中，按照质量比，氢氧化钾的刮涂量为聚酰亚胺薄膜的碳含量的5倍，干燥后得到导电碳化物；

C、利用第一带电压辊对压导电碳化物的两侧进行石墨化，得到石墨烯薄膜；其中，第一带电压辊的电压为300V，对数为3；

D、对石墨烯薄膜进行清洗并在80℃的温度下进行干燥，得到高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜，其透射电子显微镜图像如图1所示。

实施例2-一种以含碳浆料为碳源的高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法

A、将氧化石墨烯与聚四氟乙烯悬浊液按照9：1的质量混合成含碳浆料后，放置于柔性导电基底的表面，且含碳浆料的厚度为40μm，利用热压辊加热压合后得到含碳基底；其中，热压辊的加热温度为100℃；

B、将氢氧化钾溶液均匀地刮涂到含碳浆料表面，其中，按照质量比，氢氧化钾的刮涂量为含碳浆料的碳含量的5倍，干燥后得到活化体；利用第二带电压辊对压活化体的两侧，得到导电碳化物，其中，第二带电压辊的电压为208V，对数为6；

C、利用第一带电压辊对压导电碳化物的两侧进行石墨化，得到石墨烯薄膜；其中，第一带电压辊的电压为300V，对数为3；

D、对石墨烯薄膜进行清洗并在80℃的温度下进行干燥，得到高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜，其扫描电子显微镜图像如图3所示。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将碳源放置于柔性导电基底的表面，利用热压辊加热压合后得到含碳基底；

B、对含碳基底进行碳化，同时利用活化剂对含碳基底进行活化，干燥后得到导电碳化物；

C、利用第一带电压辊对压导电碳化物的两侧进行石墨化，得到石墨烯薄膜；

D、对石墨烯薄膜进行清洗并干燥，得到高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，

步骤A中，所述碳源的厚度为30～50μm，所述热压辊的加热温度为100～150℃；

步骤C中，所述第一带电压辊的电压为250～300V，对数为3～5；

步骤D中，所述干燥步骤的干燥温度为70～90℃，所述高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的比表面积为650～850m²/g。

3.根据权利要求1所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，所述碳源为含碳薄膜和含碳浆料中的任意一种；

所述含碳薄膜为由含碳材料制成的薄膜；

所述含碳浆料为由制浆原料混合而成的浆料，且按照质量份数，所述制浆原料包括含碳材料8～9份和粘结剂1份。

4.根据权利要求3所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，当所述碳源为含碳薄膜时，步骤B具体包括以下步骤：

利用激光光源作用于所述含碳薄膜的表面，得到碳化物薄膜；

将活化剂刮涂于所述碳化物薄膜的表面，干燥后得到导电碳化物。

5.根据权利要求4所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，所述激光光源的激光扫描速度为150～300mm/s，激光扫描方式为平行扫描逐行递进。

6.根据权利要求3所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，当所述碳源为含碳浆料时，步骤B具体包括以下步骤：

将活化剂刮涂于所述含碳浆料的表面，干燥后得到活化体；

利用第二带电压辊对压所述活化体的两侧，得到导电碳化物。

7.根据权利要求6所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，所述第二带电压辊的电压为150～250V，对数为6～10。

8.根据权利要求4或6所述的一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，其特征在于，按照质量比，所述活化剂的刮涂量为所述含碳材料的含量的1～5倍。

9.一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工装置，其特征在于，用于实现权利要求4所述的高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，包括放卷装置、热压装置、碳化活化装置、石墨化装置、清洗装置、烘干装置和收卷装置；所述放卷装置用于对所述柔性导电基底进行放卷，所述清洗装置用于对所述石墨烯薄膜进行清洗，所述烘干装置用于对所述石墨烯薄膜进行干燥，所述收卷装置用于对所述高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜进行收卷；

所述热压装置包括可转动设置的第一热压辊和第二热压辊，且所述第一热压辊和所述第二热压辊之间留有压合间隙；

所述碳化活化装置包括依次设置的激光发射组件、第一刮涂组件和第一干燥组件，所述激光发射组件用于发射激光光源，所述第一刮涂组件用于将活化剂刮涂于所述碳化物薄膜的表面，所述第一干燥组件用于干燥所述活化剂；

所述石墨化装置包括可转动设置的第一带电压辊，所述第一带电压辊设置有两组，且两组所述第一带电压辊之间留有第一加工间隙。

10.一种高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工装置，其特征在于，用于实现权利要求6所述的高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜的加工方法，包括放卷装置、热压装置、碳化活化装置、石墨化装置、清洗装置、烘干装置和收卷装置；所述放卷装置用于对所述柔性导电基底进行放卷，所述清洗装置用于对所述石墨烯薄膜进行清洗，所述烘干装置用于对所述石墨烯薄膜进行干燥，所述收卷装置用于对所述高比表面积微纳多孔石墨烯薄膜进行收卷；

所述热压装置包括可转动设置的第二刮涂组件、第一热压辊和第二热压辊，所述第二刮涂组件设置于所述所述第一热压辊和所述第二热压辊的进料端，所述第二刮涂组件用于将所述含碳浆料刮涂于所述柔性导电基底的表面，所述第一热压辊和所述第二热压辊之间留有压合间隙；

所述碳化活化装置包括依次设置的第三刮涂组件、第二干燥组件和第二带电压辊，所述第三刮涂组件用于将活化剂刮涂于所述含碳浆料的表面，所述第二干燥组件用于干燥所述活化剂，所述第二带电压辊设置有两组，且两组所述第二带电压辊之间留有第二加工间隙；

所述石墨化装置包括可转动设置的第一带电压辊，所述第一带电压辊设置有两组，且两组所述第一带电压辊之间留有第一加工间隙。

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