[发明专利]一种多孔石墨烯材料及其简易制备方法

说明书

本发明公开一种多孔石墨烯材料及其简易制备方法，该方法包括有以下步骤：（1）原始溶胶制备：将石墨烯基组分与辅助组分混合形成的混合物或者石墨烯基组分加入到溶剂中分散得到制备多孔石墨烯材料的原始溶胶；（2）石墨烯基凝胶制备：将步骤（1）制备的原始溶胶置于反应容器升温至50～180℃，反应3～24 h，制备得到多孔石墨烯凝胶；（3）干燥处理：倒掉溶剂，将多孔石墨烯置于冷冻干燥器中干燥。通过采用本发明方法制得多孔石墨烯材料，其石墨烯片层相互搭接，自组装成型，无需额外添加粘结剂即可成型，能够得到结构均一、导电性好、比表面积大、孔隙丰富的多孔石墨烯材料，满足使用的需要。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料领域技术，尤其是指一种多孔石墨烯材料及其简易制备方法。

背景技术

石墨烯是具有理想二维平面结构的单原子层石墨晶体薄膜，是构成零维的富勒烯、一维的碳纳米管和三维的石墨的基本单元。自2004年Geim等人首次发现石墨烯以来，富有优异的力学、热学、电学、光学等特性而受到了全世界研究人员的广泛关注，成为一种“明星材料”。石墨烯具有超大的理论比表面积（2630 m² g^-1），导电性能和金属铜相当。近几年来，有很多关于石墨烯在超级电容器上应用研究的报道。粉体石墨烯会因为片层之间较强的范德华力而发生不可逆的堆叠或团聚，导致有效比表面积远远低于理论值。常规条件下制备的粉末状石墨烯填充密度极小，杂乱堆积，实际上很多场合下直接利用石墨烯比较困难，为了满足这些场合对石墨烯的要求，需要构筑具有一定结构的石墨烯基材料。目前研究的主要工作很多集中在以氧化石墨烯为前驱体自组装成三维网络结构的石墨烯基材料，在保证石墨烯二维本征结构的同时延续了其大比表面积和优良导电性的独特特性。

活性炭作为典型的碳基多孔材料，虽然具有比较大的比表面积，但由于活化过程中引入很多缺陷，其基本结构单元石墨微晶片层较小，导致其导电性较差，在一定程度上阻碍了其在储能方面的应用，并且其自主成型也比较困难。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种多孔石墨烯材料及其简易制备方法，其制备简易，孔径发达，比表面积较高，导电性较高。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种多孔石墨烯材料的简易制备方法，包括有以下步骤：

（1）原始溶胶制备：将石墨烯基组分与辅助组分混合形成的混合物或者石墨烯基组分加入到溶剂中分散得到制备多孔石墨烯材料的原始溶胶；

（2）石墨烯基凝胶制备：将步骤（1）制备的原始溶胶置于反应容器升温至50～180℃，反应3～24 h，制备得到多孔石墨烯凝胶；

（3）干燥处理：倒掉溶剂，将多孔石墨烯置于冷冻干燥器中干燥。

作为一种优选方案，所述步骤（1）中石墨烯基组分为石墨、氧化石墨、氧化石墨烯、石墨烯中的至少一种。

作为一种优选方案，所述步骤（1）中辅助组分为碳纳米管、炭黑、石墨或聚乙烯醇、蔗糖、葡萄糖中的至少一种，其添加含量低于98%，优选添加含量低于30%。

作为一种优选方案，所述步骤（1）中的溶剂为水、乙醇、盐酸、氨水中的至少一种。

作为一种优选方案，所述步骤（1）中分散方法为机械搅拌、磁力搅拌、超声分散、球磨分散、高能处理法分散中的至少一种。

作为一种优选方案，所述步骤（2）中将所述步骤（1）制备的原始溶胶的pH值调节至8以下。

作为一种优选方案，所述步骤（2）中升温加热的方式为电加热、微波加热、红外加热、电磁加热中的至少一种。

作为一种优选方案，所述步骤（2）中加热温度为60～200℃，反应时间为3～24 h。