[发明专利]一种结构可控的三维石墨烯多孔材料制备方法

摘要

本发明公开了一种结构可控的三维石墨烯多孔材料制备方法，包括：构建三维多孔结构CAD模型，并通过增材制造技术制得相应形状的三维多孔金属结构；在惰性气体的保护氛围下，将所制得的三维多孔金属结构升温至900℃～1500℃，然后冷却至室温；然后进行喷砂和超声清洗处理以获得金属模板；通过化学气相沉积法在金属模板上生长石墨烯薄膜；配置腐蚀液并在60℃～90℃的温度下回流溶解金属模板，经洗涤和干燥处理后即得到三维石墨烯多孔材料产品。通过本发明，能够有效克服现有技术中所存在的外部形状和内部结构不可控的缺陷，同时具备便于操控、制备周期短和适应面广等特点，因而尤其适用于大批量规模生产高质量、多功能的三维石墨烯多孔材料的制造场合。

主权项

1.一种结构可控的三维石墨烯多孔材料制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(a)构建所需的三维多孔结构CAD模型，并对其外部形状和包括孔径、孔隙率和孔型在内的内部结构参数分别进行设计；(b)基于步骤(a)所构建的CAD模型，通过增材制造技术采用金属粉末在惰性气体的保护氛围下制得相应形状的三维多孔金属结构；其中所采用的金属粉末选自镍、铜、铁或者钴，并且其平均粒径为5μm～50μm，其颗粒形状呈球形或者近似球形；(c)继续在惰性气体的保护氛围下，将所制得的三维多孔金属结构升温至900℃～1500℃并保温4小时～24小时，然后冷却至室温；接着，对该三维多孔金属结构依次进行喷砂和超声清洗处理，由此获得三维多孔结构的金属模板；(d)通过化学气相沉积法在步骤(c)所获得的金属模板上生长石墨烯薄膜：在此过程中，首先将金属模板放入管式炉中并在惰性气体和氢气的混合气氛下升温至800℃～1000℃，保温0.5小时～1小时后再将碳源引入继续执行反应，然后在惰性气体的保护气氛下冷却至室温，由此制得生长在所述金属模板上的三维石墨烯；(e)配置摩尔浓度为1mol/L～3mol/L的腐蚀液，并将步骤(d)所制得的产物浸入其中，在60℃～90℃的温度下回流直至将所述金属模板完全溶解，然后经洗涤和干燥处理后即得到三维石墨烯多孔材料产品，并且该三维石墨烯多孔材料产品包括孔径、孔隙率和孔型在内的内部结构参数以及其外部形状均与步骤(a)中所构建的CAD模型保持一致。