[发明专利]一种碳包覆石墨烯、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种碳包覆石墨烯的制备方法，其特征在于，所述方法为将糖类物质与氧化石墨烯充分混合后，加入活化剂，经干燥后进行活化，得到碳包覆石墨烯。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述糖类物质选自蔗糖、葡萄糖、果糖、核糖或壳聚糖中的任意1种或至少2种的组合，优选为蔗糖；

优选地，所述糖类物质的添加量为氧化石墨烯质量的0.01～1倍。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述活化剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾或碳酸钠中的任意1种或至少2种的组合，优选为氢氧化钾；

优选地，所述活化剂的添加质量为氧化石墨烯质量的1～12倍，优选1～10倍，进一步优选1～6倍。

4.如权利要求1～3之一所述的方法，其特征在于，所述氧化石墨烯为石墨经氧化剥离得到的产物；

优选地，所述石墨氧化的方式优选自Hummers法、Brodie法或Staudenmaier法中的任意1种；

优选地，所述剥离的方式优选自微波剥离、热解膨胀剥离、超声分散剥离、静电斥力剥离或热还原剥离中的任意1种或至少2种的组合，优选微波剥离法、热还原剥离法或球磨剥离法中的任意1种或至少2种的组合，进一步优选微波剥离法。

5.如权利要求1～4之一所述的方法，其特征在于，所述活化温度为600～1500℃，优选600～1200℃，进一步优选为800℃；

优选地，所述活化时间为0.5～5h，优选1～3h；

优选地，所述活化在保护性气氛中进行，所述保护性气氛优选自氮气、氦气或氩气中的任意1种或至少2种的组合，进一步优选氮气和/或氩气，特别优选氮气；

优选地，所述活化在真空管式炉中进行。

6.如权利要求1～5之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）前处理：将糖类物质溶解并与氧化石墨烯混合均匀，加入活化剂充分混合，干燥；

（2）活化反应：将步骤（1）得到的混合物放入真空管式炉中，抽去炉内空气后，向真空管式炉内通入保护性气体进行保护，升温至活化温度，进行活化反应；

（3）后处理：在保护性气氛下降温，洗涤，干燥，得到碳包覆石墨烯；

优选地，所述方法包括如下步骤：

（1）前处理：将糖类物质溶解并与氧化石墨烯混合均匀，加入氢氧化钾充分混合，干燥；

（2）活化反应：将步骤（1）得到的混合物放入真空管式炉中，抽去炉内空气后，向真空管式炉内通入保护性气体进行保护，升温至600～1200℃，恒温0.5～3h，进行活化反应；所述保护性气氛的通入流量优选为20～200sccm，进一步优选40～120sccm，特别优选100sccm；

（3）后处理：在保护性气氛下降温至室温，洗涤，干燥，得到碳包覆石墨烯。

7.一种碳包覆石墨烯，其特征在于，所述碳包覆石墨烯由如权利要求1～6之一所述的方法制备得到。

8.如权利要求7所述的碳包覆石墨烯，其特征在于，所述石墨烯的比表面积≥1200m²/g，优选为1200～3000m²/g；

优选地，以1M TEABF₄/PC为电解液，所述石墨烯材料的质量比电容为100～200F/g，体积比电容为50～130F/cm³。

9.一种超级电容器，其特征在于，所述超级电容器的电极材料为权利要求7或8所述的碳包覆石墨烯；

优选地，所述超级电容器经过2000次循环后电容量仍能达到初始电容的95%以上。

10.一种如权利要求7或8所述碳包覆石墨烯用于超级电容器、锂离子电池或者燃料电池方面的用途。