[发明专利]一种石墨烯复合多孔炭材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种石墨烯复合多孔炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)改性石墨烯和热固性树脂混合，得到混合物，其中，所述改性石墨烯为含有水溶性官能团的石墨烯；

(b)所述混合物中加入磷酸类固化剂，于70-90℃下固化，得到固化树脂；

(c)所述固化树脂炭化，得到炭化料；

(d)对所述炭化物活化，得到活化产物；

(e)所述活化产物经酸处理、水洗，烘干得到所述石墨烯复合多孔炭材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，所述水溶性官能团包括羟基、羧基、氨基、羰基、环氧基中的任一种或多种；

所述改性石墨烯所用的石墨烯材料优选为氧化石墨烯；

优选地，所述改性石墨烯是将石墨烯材料采用PVA、PVP和PEG中的一种或多种进行改性处理。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述改性石墨烯以溶液的形式添加到热固性树脂中；

优选地，改性石墨烯的溶液通过以下方法制备：

将石墨烯材料超声分散在蒸馏水中，制得石墨烯溶液；

配制改性剂的水溶液，所述石墨烯溶液与所述改性剂的水溶液混合均匀，即得；

进一步地，所述石墨烯溶液中，石墨烯材料的质量浓度为0.1％-1％，优选为0.3％-0.7％，更优选为0.5％-0.6％；

进一步地，所述改性剂的水溶液，改性剂的质量浓度为5％-20％，优选为5％-15％，更优选为8％-12％；

优选地，所述石墨烯材料与所述改性剂的质量比例为1:10-50，优选为1:15-30，更优选为1:20。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述改性石墨烯的溶液添加到热固性树脂的同时进行搅拌，所述搅拌的速度优选为500-2000r/min；

优选地，所述混合物中，所述石墨烯材料占所述热固性树脂质量的0.25％-1％。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)中，所述磷酸类固化剂的添加量为所述热固性树脂质量的5％-50％，优选为10％-45％，更优选为20％-40％；

优选地，所述固化的温度为80-90℃；

优选地，固化的时间为100-150min，优选为120-130min。

6.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述热固性树脂包括酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺中的任一种或多种；

优选地，所述热固性树脂至少包括酚醛树脂；

优选地，步骤(c)中，所述固化树脂炭化前进行粉碎，所述粉碎的粒径为0.8-1.5mm；

优选地，所述炭化为：以2.5-3.5℃/min的升温速率升至800-850℃。

7.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(d)中，所述活化采用水蒸汽活化；

优选地，所述水蒸气的通入速率在0.6-1.2ml/min；

优选地，所述活化的时间为40-80min，优选为50-70min；

进一步地，所述活化过程中温度保持在800-850℃。

8.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述活化产物在进行酸处理前，活化产物粉碎至180-200目；

所述酸处理是用酸液洗涤，所述酸液的pH在1-2之间，酸洗的温度为65-75℃，酸洗的时间为5-8h；

所述酸液优选为盐酸水溶液；

进一步地，所述水洗至滤液电导率低于50μS/cm；

优选地，所述烘干的温度为90-110℃。