CN106219521B - 一种三维泡沫石墨烯的制备方法 - Google Patents

一种三维泡沫石墨烯的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106219521B
CN106219521B CN201610542096.3A CN201610542096A CN106219521B CN 106219521 B CN106219521 B CN 106219521B CN 201610542096 A CN201610542096 A CN 201610542096A CN 106219521 B CN106219521 B CN 106219521B
Authority
CN
China
Prior art keywords
foam
preparation
dimensional
carbon
graphene
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.)
Active
Application number
CN201610542096.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106219521A (zh
Inventor
廉培超
张燕
王波
王倩
李海宁
梅毅
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.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming 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 Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN201610542096.3A priority Critical patent/CN106219521B/zh
Publication of CN106219521A publication Critical patent/CN106219521A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106219521B publication Critical patent/CN106219521B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM

Abstract

本发明公开了一种三维泡沫石墨烯的制备方法，属于功能材料制备技术领域。该发明的技术方案是：首先以多孔泡沫金属为基底，以水溶性的有机物为碳源，进行水热碳包覆反应得到多孔碳包覆的泡沫金属，然后将制备的多孔碳包覆的泡沫金属在一定条件下进行热处理得到三维石墨烯前驱体，最后除掉泡沫金属骨架得到多孔的三维泡沫石墨烯材料。本发明方法简单易行，制备条件温和，绿色环保，且成本低廉，制备的三维泡沫石墨烯具有多孔的三维导电碳网络结构，高的比表面积和优良的柔韧性，可广泛应用于储能、催化和吸附等领域。

Description

一种三维泡沫石墨烯的制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种三维泡沫石墨烯的制备方法，属于功能材料技术领域。
背景技术
三维泡沫石墨烯，是石墨烯通过结构优化得到的一种多孔材料，具有三维导电的碳网络结构、高的孔隙率、高的比表面积、优良的柔韧性，克服了石墨烯易团聚堆叠、片层间的导电性差的问题。在催化和储能等领域具有很好的应用前景。而目前其制备方法主要有化学气相沉积法和水热自组装法。化学气相沉积法制备条件苛刻，成本高。而水热自组装法需采用氧化石墨烯为原料，而氧化石墨烯的生产原料是不可再生资源石墨，并且其制备工艺也很繁琐，一定程度上限制了其大规模生产应用。
发明内容
针对现有制备方法存在的问题，本发明的目的在于，提供一种三维泡沫石墨烯的制备方法，该制备方法工艺简单，条件温和，绿色环保且成本低廉，适合于大规模的批量生产。制备的三维泡沫石墨烯具有多孔的三维导电碳网络结构，高的比表面积和优良的柔韧性，可广泛应用于储能、催化和吸附等领域。
本发明的技术方案可通过以下步骤实现：
（1）将泡沫金属进行预处理，预处理方法为：用稀盐酸浸泡10min后，用去离子水、无水乙醇分别超声清洗5min，60℃真空干燥6h后取出，以除去泡沫金属表面氧化层和油污；
（2）将经步骤（1）预处理的泡沫金属放入反应釜中，加入碳源溶液没过泡沫金属，加热至一定条件进行水热碳包覆反应，反应完后冷却至室温，得到碳包覆泡沫金属；
（3）将步骤（2）得到的碳包覆泡沫金属进行洗涤，干燥；
（4）将干燥后的碳包覆泡沫金属在惰性氛围下进行热处理，得到三维泡沫石墨烯的前驱体；
（5）将三维泡沫石墨烯的前驱体进行除泡沫金属后，洗涤，干燥得到三维泡沫石墨烯。
优选地，所述泡沫金属包括泡沫铜、泡沫铝、泡沫镍。
优选地，步骤（2）中的碳源为水溶性的有机化合物，优选为单糖、二糖、多糖中的一种或几种；碳源溶液浓度为0.05-3mol/L。
优选地，步骤（2）中水热碳包覆的反应温度为120-200℃，反应时间为1-24h。
优选地，步骤（3）或（5）中的洗涤溶剂为去离子水或有机溶剂，如：乙醇、丙酮。
优选地，步骤（4）中的热处理温度为350-850℃，热处理时间为1-10h。
优选地，步骤（5）中除泡沫金属的方法为：将PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）溶液滴于三维泡沫石墨烯前驱体上形成一层均匀的涂层，干燥后分别用3mol/L的盐酸（或0.5mol/LFeCl3）和丙酮除掉泡沫金属基底和PMMA涂层。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）本发明方法工艺简单，制备条件温和，绿色环保且成本低廉；
（2）本发明方法制备的碳源为水溶性有机物，原料来源广，适合于大规模批量生产。
附图说明
图1为实施例1制备的三维泡沫石墨烯前驱体；
图2为实施例1制备的三维泡沫石墨烯；
图3为实施例1制备的三维泡沫石墨烯的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明方法作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
将1.5cm2的泡沫镍用稀盐酸浸泡10min后，用去离子水、无水乙醇分别超声清洗5min后，60℃真空干燥6h后取出，放入反应釜，加入0.15mol/L的葡萄糖溶液没过泡沫镍，在180℃下进行水热碳包覆反应9h，反应完后自然冷却至室温，得到碳包覆的泡沫镍；将碳包覆的泡沫镍取出，用去离子水清洗后干燥，将干燥后的碳包覆的泡沫镍在N2氛围下600℃灼烧6h，得到三维泡沫石墨烯前驱体；然后将PMMA溶液滴于该前驱体上形成一层均匀的涂层，干燥后分别用3mol/L的盐酸和丙酮依次除掉泡沫镍和PMMA涂层，再用乙醇清洗后干燥即得三维泡沫石墨烯。
所得三维泡沫石墨烯前驱体、三维泡沫石墨烯及其电镜图，分别如图1、图2、图3所示，从图1、图2和图3可以看出三维泡沫石墨烯完美的复制了泡沫金属的结构，且具有多孔的三维网状结构。
实施例2
将1cm2的泡沫铝用稀盐酸浸泡10min后，用去离子水、无水乙醇分别超声清洗5min后，60℃真空干燥6h后取出，放入反应釜，加入3mol/L的蔗糖溶液没过泡沫铝，在120℃下进行水热碳包覆反应24h，反应完后自然冷却至室温，得到碳包覆的泡沫铝，将碳包覆的泡沫铝取出，用无水乙醇清洗后干燥，将干燥后的碳包覆的泡沫铝在N2氛围下350℃热处理10h，得到三维泡沫石墨烯前驱体；然后将PMMA溶液滴于该前驱体上形成一层均匀的涂层，干燥后分别用3mol/L的盐酸和丙酮依次除掉泡沫铝基底和PMMA涂层，再用丙酮溶液清洗后干燥即得三维泡沫石墨烯。
实施例3
将2cm2的泡沫铜用稀盐酸浸泡10min后，用去离子水、无水乙醇分别超声清洗5min后，60℃真空干燥6h后取出，放入反应釜，加入0.05mol/L的淀粉溶液没过泡沫铜，在200℃下进行水热碳包覆反应1h，反应完后自然冷却至室温，得到碳包覆的泡沫铜，将碳包覆的泡沫铜取出，用丙酮清洗后干燥，将干燥后的碳包覆的泡沫铜在N2氛围下850℃灼烧1h，得到三维泡沫石墨烯前驱体；然后将PMMA溶液滴于该前驱体上形成一层均匀的涂层，干燥后分别用0.5mol/L FeCl3和丙酮依次除掉泡沫铜基底和PMMA涂层，再用去离子水清洗后干燥即得三维泡沫石墨烯。

Claims (10)

1.一种三维泡沫石墨烯的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）将泡沫金属进行预处理；
（2）将经步骤（1）预处理的泡沫金属放入反应釜中，加入碳源溶液没过泡沫金属，加热进行水热碳包覆反应，反应完后冷却至室温，得到碳包覆泡沫金属；
（3）将步骤（2）得到的碳包覆泡沫金属进行洗涤，干燥；
（4）将步骤（3）干燥后的碳包覆泡沫金属在惰性氛围下进行热处理，得到三维泡沫石墨烯的前驱体；
（5）将三维泡沫石墨烯的前驱体进行除泡沫金属后，洗涤，干燥得到三维泡沫石墨烯。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述泡沫金属为泡沫铜、泡沫铝、泡沫镍中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中预处理方法是，用稀盐酸浸泡10min后，用去离子水、无水乙醇分别超声清洗5min，60℃真空干燥6h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中碳源为水溶性的有机物。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中碳源为单糖、二糖、多糖中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的碳源溶液浓度为0.05-3mol/L。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中水热碳包覆的反应温度为120-200℃，反应时间为1-24h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）或（5）中所述的洗涤溶剂为去离子水或有机溶剂。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中热处理温度为350-850℃，热处理时间为1-10h。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）中除泡沫金属的方法为，将聚甲基丙烯酸甲酯溶液滴于三维泡沫石墨烯前驱体上形成均匀涂层，干燥后分别用3mol/L的盐酸或0.5mol/L FeCl3以及丙酮依次除掉泡沫金属基底和PMMA涂层。
CN201610542096.3A 2016-07-12 2016-07-12 一种三维泡沫石墨烯的制备方法 Active CN106219521B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610542096.3A CN106219521B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种三维泡沫石墨烯的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610542096.3A CN106219521B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种三维泡沫石墨烯的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106219521A CN106219521A (zh) 2016-12-14
CN106219521B true CN106219521B (zh) 2018-08-31

Family

ID=57519515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610542096.3A Active CN106219521B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种三维泡沫石墨烯的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106219521B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107792844A (zh) * 2017-12-12 2018-03-13 中国科学院过程工程研究所 一种三维泡沫碳的制备方法
CN109264708B (zh) * 2018-07-25 2021-03-12 浙江普绿世新材料科技有限公司 一种二维材料的制造方法
CN111825078B (zh) * 2019-04-22 2021-12-10 南京大学 一种制备三维石墨烯泡沫体材料的方法
CN110282616A (zh) * 2019-06-29 2019-09-27 天津大学 复合模板制备三维石墨烯多级网络材料的方法
CN112928289B (zh) * 2021-01-26 2022-04-05 上海应用技术大学 N杂三维泡沫石墨烯-二氧化钛微生物燃料电池电极材料及制备方法和应用
CN113231706B (zh) * 2021-06-25 2022-05-03 哈尔滨工业大学 一种三维负膨胀网络复合中间层材料辅助钎焊异种材料的方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103681003A (zh) * 2013-11-25 2014-03-26 北京工业大学 一种三维石墨烯-氧化镍复合材料基底的制备方法
CN103903880A (zh) * 2014-03-03 2014-07-02 广东工业大学 一种基于泡沫镍原位制备石墨烯超级电容器电极的方法
CN104108710A (zh) * 2014-07-25 2014-10-22 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种氮掺杂多孔石墨烯及其制备方法
CN104163421A (zh) * 2014-07-27 2014-11-26 北京工业大学 一种三维絮状石墨烯基底材料的制备方法及其应用
CN104807861A (zh) * 2015-04-09 2015-07-29 山东师范大学 一种海绵状石墨烯基可拉伸气敏传感器的制备方法
CN105523546A (zh) * 2016-01-22 2016-04-27 复旦大学 一种三维石墨烯的制备方法
CN105621406A (zh) * 2016-02-29 2016-06-01 上海交通大学 氮掺杂多孔石墨烯及其制备方法
CN105655152A (zh) * 2015-12-31 2016-06-08 上海应用技术学院 一种Ni-Mn层状双氢氧化物泡沫镍碳三维阶层结构电极材料及其制备方法
CN105742635A (zh) * 2016-01-01 2016-07-06 三峡大学 一种二氧化锡/石墨烯/碳复合材料及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103681003A (zh) * 2013-11-25 2014-03-26 北京工业大学 一种三维石墨烯-氧化镍复合材料基底的制备方法
CN103903880A (zh) * 2014-03-03 2014-07-02 广东工业大学 一种基于泡沫镍原位制备石墨烯超级电容器电极的方法
CN104108710A (zh) * 2014-07-25 2014-10-22 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种氮掺杂多孔石墨烯及其制备方法
CN104163421A (zh) * 2014-07-27 2014-11-26 北京工业大学 一种三维絮状石墨烯基底材料的制备方法及其应用
CN104807861A (zh) * 2015-04-09 2015-07-29 山东师范大学 一种海绵状石墨烯基可拉伸气敏传感器的制备方法
CN105655152A (zh) * 2015-12-31 2016-06-08 上海应用技术学院 一种Ni-Mn层状双氢氧化物泡沫镍碳三维阶层结构电极材料及其制备方法
CN105742635A (zh) * 2016-01-01 2016-07-06 三峡大学 一种二氧化锡/石墨烯/碳复合材料及其制备方法
CN105523546A (zh) * 2016-01-22 2016-04-27 复旦大学 一种三维石墨烯的制备方法
CN105621406A (zh) * 2016-02-29 2016-06-01 上海交通大学 氮掺杂多孔石墨烯及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106219521A (zh) 2016-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106219521B (zh) 一种三维泡沫石墨烯的制备方法
CN105088749B (zh) 一种石墨烯/棉布柔性导电织物及其制备方法
CN101948108B (zh) 氧化石墨纸的制备方法
CN112898515B (zh) 具有三嗪结构的多孔共价有机框架材料的制备方法
CN105063572B (zh) 一种铝合金表面仿生疏水石墨烯薄膜的制备方法
CN106178982B (zh) 一种基于碱式碳酸盐自转化的金属-有机骨架膜的制备方法
CN105948033A (zh) 湿法微波剥离制备石墨烯的方法
CN104973591B (zh) 一种高质量石墨烯及其制备方法
CN105271209A (zh) 一种石墨烯薄膜和连续生产石墨烯薄膜的方法及装置
CN101474898A (zh) 基于石墨烯的导电碳膜及制备方法和应用
CN104891479B (zh) 植物基类石墨烯及其制备方法
CN107857249A (zh) 一种氮掺杂环状空心纳米炭材料的制备方法
CN103935994A (zh) 一种自支撑还原氧化石墨烯纸及其制备方法
CN107459034A (zh) 一种高强度柔性石墨烯泡沫体的制备方法
CN112095092A (zh) 利用纳米层状双金属氢氧化物制备高性能超疏水不锈钢的方法及制得的高性能超疏水不锈钢
CN107402247A (zh) 一种电化学传感器用纳米石墨烯/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法
CN108342714B (zh) 一种大尺寸柔性三维多孔碳结构的制备方法
CN105070526A (zh) 一种四氧化三钴/石墨烯三维混合结构柔性电极的制备方法
CN109505115A (zh) 一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层及其制备方法
CN107523817B (zh) 一种表面浸润性可控的超疏水膜层的制备方法
CN104071767A (zh) 碳纳米管生长基底的处理方法
CN110282616A (zh) 复合模板制备三维石墨烯多级网络材料的方法
CN104671238B (zh) 一种快速制备高性能石墨烯的方法
CN103833065B (zh) 一种以热蒸发技术制备氧化亚铜纳米线的方法
CN108516586A (zh) 一种海胆状钒氧化物纳米材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 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