[发明专利]一种石墨烯基中空纤维的批量制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯基中空纤维的批量制备方法，首次将作为模板的纤维或者管材表面涂布易于消除的固化牺牲层然后再涂布石墨烯基材料层形成核为一维材料模板中间为牺牲层壳为石墨烯基材料层的复合一维材料后，利用中间牺牲层易于通过加热熔融或者溶剂溶解的特点分离壳层的石墨烯基材料层及核层的一维材料模板，随后石墨烯基材料壳层从表面覆盖有牺牲层熔融液或者溶液的一维材料模板上退出即可获得石墨烯基中空纤维。该方法具有材料易得、与现有材料工业兼容、成本低廉、一维材料模板可以重复使用并且可以批量生产的特点，因此有助于石墨烯基中空纤维的进一步推广应用。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种石墨烯基中空纤维的批量制备方法。

背景技术

石墨烯是一种导电材料，其优异的力学性质(杨氏模量高达1.0TPa)、电学性质(电子迁移率高达10⁶cm².v^-1s^-1)、热学性质(热导系数高达5000w.m^-1.k^-1)、光学性质(单层石墨烯的可见光吸收仅有2.3％和优异的锁模特性)，超大的理论比表面积(2630m².g^-1)及单片层结构赋予其独特的化学和电化学活性使得石墨烯在电子、信息、能源、材料和生物医药等领域具有重大的应用前景。由石墨烯构建的石墨烯中空纤维在保持石墨烯固有特性的基础上还具有良好的柔韧性，较高的表面积，因而在包括电极材料、储能材料、催化材料等领域有着潜在应用价值并受到人们的高度关注。目前人们主要开发了以铜线上沉积石墨烯然后牺牲铜线法及还原氧化石墨烯通过同轴纺丝法制备石墨烯中空纤维，然而这两种方法存在的牺牲法价格昂贵及同轴纺丝法因为需要氧化石墨烯与凝固材料结合产生较大的体积变化而表面较为粗糙的问题，因此迫切需要开发新的石墨烯中空纤维的技术。本申请首次在国际上提出基于一维材料表面涂布固态牺牲层后再涂布石墨烯基材料层形成复合一维材料，随后去除固化的牺牲层，然后再将壳层的石墨烯基材料层与核层的一维材料分离并将石墨烯基材料层取出即获得石墨烯基中空纤维。该技术利用如升温可以融化的石蜡等作为牺牲层，而将纤维、管等一维材料作为模板，具有材料易得、成本低廉、可以批量处理、一维材料模板可以重复使用等优点，因此有助于石墨烯基中空纤维的进一步发展和应用。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种石墨烯基中空纤维的批量制备方法，通过在一维材料表面涂布固化的牺牲层然后再涂布石墨烯基材料层，随后去除固化的牺牲层而分离石墨烯基材料层和作为模板的一维材料并将石墨烯基材料层取出即可获得石墨烯基中空纤维。该方法具有材料易得、成本低廉、可以批量处理、一维材料模板可以重复使用等优点，因此有助于石墨烯基中空纤维的进一步发展和应用。

技术方案：本发明的一种石墨烯基中空纤维的批量制备方法首先制备石墨烯基材料溶液，然后选取牺牲层材料及一维材料模板，随后将牺牲层材料涂布在一维材料模板表面并固化，然后将石墨烯基材料溶液涂布在固化的牺牲层材料外，随后将固化的牺牲层材料通过熔融或者溶解而消除，然后将石墨烯基材料层从表面覆盖了熔融或者溶解牺牲层材料液体的一维材料模板上取出即可获得石墨烯基中空纤维。

所述石墨烯基材料是指石墨烯及其衍生物；

所述牺牲层材料是指涂布前呈现为熔融液或者溶液，涂布后形成固化层，牺牲该层时通过加热熔融或者溶剂溶解而消除；

所述牺牲层是指石蜡、线型高分子；

所述一维材料模板是指纤维或者管材；

所述溶液涂布是指将通过浸涂或者喷涂而将选定材料涂布至选定一维材料模板表面并随后干燥；

所述将石墨烯基材料层从表面覆盖了熔融或者溶解牺牲层材料液体的一维材料模板上取出是指通过机械拉伸而将石墨烯基材料层从一维材料模板上退出。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：