[发明专利]一种制备石墨烯的原料及使用该原料制备石墨烯的方法

说明书

一种制备石墨烯的原料及使用该原料制备石墨烯的方法，其中制备石墨烯的原料包括如下质量份数的组份：纤维素：85‑95份；木质素：5‑15份。本申请对利用纤维素和木质素的复合物制备石墨烯材料进行探究，制备过程绿色环保、成本低、得到的石墨烯材料质量高；本申请还探究了对原料的预处理方式，有效的提高了原料的稳定性和分散性；本申请生物质石墨烯的制备方法简单，操作性强，适合工业化生产。

技术领域

本申请属于石墨烯制备领域，具体涉及一种制备石墨烯的原料及使用该原料制备石墨烯的方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。近些年来，有研究学着研究从玉米芯等生物质材料为原料制备石墨烯材料，利用该方法制备石墨烯材料绿色环保、成本低、生物质石墨烯材料质量高、导电性优异。

现有技术中在利用生物质材料为原料制备石墨烯中对于原料及制备石墨烯的方法的探究举例如下：

在CN103449399A中公开了一种以生物质为原料制备类石墨烯结构碳材料，以生物质为原料，无需前处理，采用微波炭化一步制备类石墨烯结构碳材料，原料和设备如下：生物质原料(合成原材料)；微波炉(合成反应器)。生物质原料包括纤维素基材料、淀粉基材料、甲壳基材料、糖类材料、蛋白质基材料、木质素、木材、作物秸秆、竹材、果壳等，可直接将表面清洗干净的生物质作为原料制备类石墨烯结构碳材料。但是其只是一个指向性的设定，并没有对木质素/纤维素复合以及复合之后可能带来的问题进行深入探究。

在CN104016341A中公开了一种多孔石墨烯的制备方法，包括以下步骤：在催化剂的作用下，将生物质碳源进行催化处理，得到第一中间产物，所述催化剂包括锰的氯化盐、铁类化合物、钴类化合物和镍类化合物中的一种或几种；在保护性气体的条件下，将所述第一中间产物从第一温度升温至第二温度后保温，得到第二中间产物；将所述第二中间产物从第二温度升温至第三温度后保温，得到第三中间产物；将所述第三中间产物从第三温度升温至第四温度后保温，得到第四中间产物；将所述第四中间产物从第四温度降温至第五温度后保温，得到多孔石墨烯。其中公开了生物质碳源为纤维素和木质素中的一种或两种。该申请中虽然提到了两种碳源，但是对其的复合并没有进行更深一步地探究。

在CN105060289A中公开了一种基于生物质废料制备少层石墨烯的方法，包括生物质废料水热处理后加热煅烧进行碳化处理，得到碳化料；碳化料在酸溶液中浸泡除杂，得到生物质碳；生物质碳在氩气气氛下，快速升温，进行高温石墨化，得到生物质少层石墨烯；本发明采用水热法结合高温石墨化直接剥离生物质废料后进行碳化和高温石墨化处理，所制备的生物质少层石墨烯具有层数少(2～10层)、缺陷少、含氧基团少、电导率高、碳层间距小的优点，其中，生物质废料是指主要成分为纤维素、半纤维素和木质素的农林废弃物。该申请中对生物质废料也只是一个指向性的设定，并没有探究对各种原料进行复合以及复合之后可能带来的问题进行深入探究。

现有技术中虽然公开了利用生物质材料作为原料制备石墨烯的方法，但是只是列举了可能用到的原料，并没有对不同原料进行比较或进行复合或进行更深一步的探究。

申请内容