[发明专利]一种石墨烯纳米带的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯纳米带的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：加热具有一维孔道的分子筛晶体，所述一维孔道中存在有机胺小分子，以使所述有机胺小分子在所述孔道内合成单壁碳管；去除所述分子筛晶体，以使所述单壁碳管破裂形成所述石墨烯纳米带。本发明的石墨烯纳米带的制备方法将分子筛晶体的一维孔道中保留的有机胺小分子作为石墨烯纳米带的前驱体，进而在一维孔道中形成单壁碳管，通过单壁碳管在分子筛晶体去除后自动破裂而完成石墨烯纳米带的制备，制备过程简单。

技术领域

本发明涉及化学材料合成技术领域，特别是涉及一种石墨烯纳米带的制备方法。

背景技术

近年来，作为一维材料的石墨烯纳米带引起了人们广泛的关注。石墨烯纳米带不仅继承了石墨烯的基本性质，而且还拥有许多石墨烯所不具备的性质。特殊的能带结构使得石墨烯纳米带具有独特的电学、磁学及光学性质。石墨烯纳米带在场效应晶体管、气体传感、光探测器及储能等方面表现出巨大的应用前景。然而，缺乏经济高效的制备方法来实现石墨烯纳米带的量产，导致其应用受到极大的限制。

当前用来制备石墨烯纳米带的主要方法可分为从底至上及从上至下两类方法。从底至上的制备方法一般是以小分子有机碳作为前驱体，在极其高真空的条件下来制备石墨烯纳米带。其合成条件苛刻，所用设备昂贵，不利于石墨烯纳米带的经济化量产。对于从上至下的制备方法，一般是通过离子束、电化学、催化剂或者强氧化剂及还原剂来实现碳管的切割来实现石墨烯纳米带的制备。

一般认为通过强氧化剂及还原剂的方法来切割碳管从而制备石墨烯纳米带的方法是可以实现石墨烯纳米带的量产，但是所制备的石墨烯纳米带往往有很多缺陷，这大大限制了石墨烯纳米带的实际应用，并且强氧化剂及还原剂对环境影响巨大。因此需求一种简便的能实现石墨烯纳米带的量产技术极为关键。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种石墨烯纳米带的制备方法，能够简化石墨烯纳米带的制备工艺流程。

为了解决上述问题，本发明提供了一种石墨烯纳米带的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1、加热具有一维孔道的分子筛晶体，所述一维孔道中存在有机胺小分子，以使所述有机胺小分子在所述孔道内合成单壁碳管；

S2、去除所述分子筛晶体，以使所述单壁碳管破裂形成所述石墨烯纳米带。

在一实施例中，所述分子筛晶体中的所述一维孔道的尺寸小于或等于0.73纳米。

在一实施例中，所述石墨烯纳米带前驱体为二丙胺。

可选的，在步骤S1中，所述加热具有一维孔道的分子筛晶体为：在氮气、氩气或真空气氛下加热所述具有一维孔道的分子筛晶体。

可选的，在步骤S1中，所述加热具有一维孔道的分子筛晶体的加热温度范围为[450℃，800℃]。

在一实施例中，步骤S2进一步包括：

S21、采用碱性溶液溶解所述分子筛晶体；

S22、再加入酸性溶液进行中和；

S23、从中和后的溶液中分离出所述单壁碳管破裂后得到的材料；

S24、再将分离出的材料进行冷冻干燥得到所述石墨烯纳米带。

在一实施例中，所述碱性溶液为强碱性溶液；所述酸性溶液为强酸性溶液。

可选的，在步骤S23中，采用高速离心从中和后的溶液中分离出所述单壁碳管破裂后得到的材料。

可选的，在步骤S2中，利用浓硝酸或浓硫酸去除所述分子筛晶体。

在一实施例中，所述分子筛晶体为无掺杂分子筛晶体、单元素掺杂分子筛晶体、或多元素掺杂分子筛晶体。