[发明专利]一种熔融盐策略制备高性能石墨烯的方法

说明书

本发明公开了一种熔融盐策略制备高性能石墨烯的方法，首先，利用干木耳的超强吸水性，浸取大量混合金属离子溶液，烘干待用；然后按配比称取浸盐木耳及混合金属盐，在管式炉等设备中高温熔融盐氛围中剥离处理；最后经水洗、干燥等分离过程分别得到石墨烯和可以继续循环使用的混合金属盐。优点是：利用木耳的超强吸水性内部浸取大量金属离子，有利于实现从内到外的熔融盐充分均匀剥离，获取高性能石墨烯；利用生物质为原料有利于降低石墨烯的生产成本，降低对化石能源原料的依赖；金属熔融盐经分离可以重复使用，而且这种简单高效的制备过程无有毒有害化学品引入，符合绿色化工过程。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种熔融盐策略制备高性能石墨烯的方法。

背景技术

石墨烯堪称超级材料，理论上其具有许多优异的性能。如超高电子迁移率，电子运行速度为光速的1/300，实验测定值为1.5×l0⁵ cm²/V s，相当于单晶硅电子迁移率约100倍，是目前公认最好材料梯化铟的2倍；低电阻，高导电，导电性能是铜的100倍，柔性良好，是制备导电薄膜电极的理想材料；机械强度高，其杨氏模量为lT Pa；比表面积理论可达2600m²/g；这些优越性能赋予了石墨烯广泛的应用基础。特别是绿色工艺制备低成本、高质量石墨烯的研究与开发对能源、材料、催化、电子及光学器件等领域的进步和革新将具有积极的深远的影响。

常用的制备石墨烯的方法有：机械微剥离法、氧化还原法和化学气相沉积法(CVD)等。其中，既简便又高效的方法是氧化还原法。该方法通过先氧化再还原的操作制备得到石墨烯。然而，无论是化学还原法，还是其他方法制备石墨烯均具有一定的局限性，比如环境不友好、耗能高、产物不易分离等等，不利于石墨烯产业化发展。

本发明提供一种熔融盐策略制备高性能石墨烯的方法，以生物质木耳为原料，高温熔融盐从内到外充分均匀剥离，制备工艺简单、高效而且无污染，有望实现规模制备高性能石墨烯及促进其在储能等领域的广泛应用。

发明内容

为了解决现有的高性能石墨烯制备方法的不足，本发明目的在于提供一种熔融盐策略制备高性能石墨烯的方法，制备工艺简单、高效而且无污染。

本发明采取的技术方案是：一种熔融盐策略制备高性能石墨烯的方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)利用干木耳浸取混合金属离子溶液，烘干待用；

(2)按配比称取浸盐木耳及混合金属盐，在管式炉等设备中高温熔融盐氛围中剥离处理；

(3)经水洗、干燥分离石墨烯和混合金属盐；即得到本发明高性能石墨烯产品。

步骤(1)中，干木耳浸取溶液金属离子的浓度1-5mol/L；溶剂是水。

步骤(2)中，浸盐木耳与混合金属盐的质量比为1:10至1:50。

步骤(2)中，混合金属盐为钠钾钙镁铝元素的氯化物及氢氧化物中的两种或多种。

在步骤(2)中，优选一种浸盐木耳与混合金属盐(NaCl/KCl)的质量比为1:30，获得的高性能石墨烯产品，石墨烯层数为5层左右。用于锂离子电池负极材料，电流密度10A g^-1下获得331mAh g^-1高容量输出，电流密度1A g^-1下循环1000次无容量衰减。

本发明的积极效果如下：利用生物质为原料有利于降低石墨烯的生产成本，降低对化石能源原料的依赖；金属熔融盐经分离可以重复使用，而且这种简单高效的制备过程无有毒有害化学品引入，符合绿色化工过程；制备的石墨烯用于锂离子电池负极材料，电流密度10A g^-1下获得331mAh g^-1高容量输出，电流密度1A g^-1下循环1000次无容量衰减。

附图说明