[发明专利]一种石墨烯基多级孔炭材料及制法和应用

权利要求书

1.一种石墨烯基多级孔炭材料，其特征在于石墨烯基多级孔碳材料包括但不局限于同时具有石墨烯结构和活性炭结构，石墨烯成分质量百分比3.3-40%之间，该碳材料具有比表面积为200-1600 m²/g、孔径在0.5 纳米 - 10微米连续分布，平均孔径在2.5纳米-12纳米之间、孔容在0.3-1.1毫升/克之间，含碳量70-97%，碳占碳氧两元素的质量百分比含量85-98%，氧占碳氧两元素的质量百分比含量2-15%，压实密度在0.8-1.3克/毫升之间。

2.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步：制备石墨烯悬浮液、纤维素悬浮液，氢氧化钾溶液；第二步：石墨烯悬浮液、纤维素悬浮液混合，固液分离，固体干燥，得到石墨烯/纤维素中间体；第三步：将第二步石墨烯/纤维素中间体浸渍于氢氧化钾溶液，固液分离，固体干燥；第四步，将第三步得到固体热处理；第五步：洗涤纯化，固液再分离，真空干燥固体。

3.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于所述石墨烯是以电化学剥离石墨制备的石墨烯。

4.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于所述石墨烯悬浮液的溶剂包括但不局限于水，乙醇，N,N-二甲基甲酰胺至少一种。

5.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于所述石墨烯悬浮液浓度在0.3-10 mg/mL之间。

6.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于所述石墨烯悬浮液是在超声条件下，将石墨烯分散于溶剂中形成石墨烯悬浮液，超声条件：功率在60到100瓦之间，时间在5-30 min之间,温度保持在25-40℃之间。

7.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于所述纤维素包含但不局限于微晶纤维素、纤维素纤维、生物体纤维素或天然纤维素，纤维素棒状长度的范围在10-100 μm之间。

8.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于所述纤维素悬浮液的溶剂包括但不局限于水，乙醇，丙醇等至少一种。

9.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于所纤维素悬浮液浓度在50-200 mg/mL之间。

10.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于所纤维素悬浮液是在超声条件下，将纤维素分散于溶剂中形成纤维素悬浮液，超声条件：功率在50到100瓦之间，时间在5-30 min之间,温度保持在25-40℃之间。

11.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于所氢氧化钾水溶液浓度在5.0-9.0 mol/L。

12.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于所石墨烯悬浮液和纤维素悬浮液混合包括但不局限于超声处理，或者在加热到25-40℃之间、搅拌5-24 h作用下，片层状石墨烯与棒状纤维素共组装，形成石墨烯/纤维素中间体。

13.如权利要求12所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于所混合过程包括但不局限于石墨烯与纤维素的质量比在1:1到1:32之间，混合溶液超声条件：功率在50到100瓦之间，时间在10-60 min之间。

14.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于所述第二步固液分离包括但不局限于采用过滤、离心、抽滤和板压滤中的至少一种。

15.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于第二步固体干燥包括但不局限于温度80-200^oC之间，干燥时间10-48h之间。

16.如权利要求1所述的一种石墨烯基多级孔炭材料的制备方法，其特征在于所述第三步中间体浸渍过程包括但不局限于石墨烯/纤维素中间体完全浸泡在氢氧化钾溶液中，搅拌1-4小时后浸渍18-36小时，快速过滤，真空干燥16-36 h， KOH与纤维素的质量比在6:1到3:1之间。