[发明专利]一种热化学气相沉积制备三维石墨烯纤维的方法及其应用

权利要求书

1.一种热化学气相沉积制备三维石墨烯纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备三维石墨烯纤维材料的前躯体纤维：将PAN溶于二甲基甲酰胺(DMF)溶剂制备质量体积浓度(wt/v)为10％的电纺溶液，利用常规电纺设备进行静电纺丝，制备前躯体纤维，所用PAN分子量为Mw＝150000，电纺时利用石墨纸作为收集基底，喷丝口距收集基底15cm，电压设置为20kV；

(2)三维石墨烯纤维材料的前躯体纤维的稳定化处理：将步骤(1)制得的前躯体纤维在适当的温度和气氛中进行稳定化处理，所述稳定化处理在空气或含氧气氛中进行，稳定化处理温度在200-300℃，稳定时间为0.5-3h；

(3)稳定化前躯体纤维的碳化热处理：将步骤(2)制得的稳定化的前驱体纤维在适当的气氛和温度下进行碳化热处理，得到电纺纳米碳纤维，所述气氛为NH₃、H₂中的一种或它们的混合气氛，碳化处理温度为500-3000℃，时间为0.5-6h；

(4)电纺纳米碳纤维表面三维石墨烯的生长：将步骤(3)制得的电纺纳米碳纤维在适当的反应气氛和温度下利用热化学气相沉积生长垂直定向的石墨烯片，得到三维石墨烯纤维，所述反应气氛为H₂和碳氢化合物或NH₃和碳氢化合物或它们的混合气氛，其中碳氢化合物为包括甲烷、乙烯、乙炔、戊烷、乙腈、嘧啶、吡啶、苯、甲苯、甲醇、乙醇、丙醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯在内的碳氢化合物中的一种或几种，处理温度在500-3000℃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述混合气氛中通入其他气体，其中包括水蒸气、氩气、氮气。

3.一种三维石墨烯纤维材料，其特征在于，所述材料通过权利要求1-2任一权利要求所述的方法制备得到，石墨烯片垂直生长于纤维表面，具有优异的导电性能。

4.根据权利要求3所述的三维石墨烯纤维材料，其特征在于，所述材料具有超疏水、超吸油性能。

5.根据权利要求4所述的三维石墨烯纤维材料，其特征在于，所述材料具有优异的电磁屏蔽性能。