[发明专利]一种基于淀粉发酵原理制作三维多孔碳-石墨烯材料的方法

摘要

一种基于淀粉发酵原理制作三维多孔碳‑石墨烯材料的方法，属于多孔碳材料领域，本发明以淀粉、石墨烯、酵母和石墨烯分散液为原料，固化和烘烤成型，在高温惰性气体保护下进行碳化处理后并自然冷却，干燥后即得到三维多孔碳‑石墨烯材料。扫描电镜和X射线衍射表征表明该材料具有多孔分层的三维结构；力学测试表明，该材料在低密度下具有较强的抗压缩性能，是一种低成本环境友好的理想轻质三维多孔材料。

主权项

1.一种基于淀粉发酵原理制作三维多孔碳‑石墨烯材料的方法，其特征在于具体是按下述步骤实现的：步骤一、将淀粉与干酵母混合，再加入石墨烯分散液，机械搅拌，然后发酵至用手指按压无弹性；石墨烯分散液是石墨烯加入去离子水中搅拌，然后在频率为10kHz～90kHz的条件下超声处理1h～6h，得到浓度为0.5mg/mL～20mg/mL的石墨烯分散液；其中石墨烯是按下述方法制作的：将天然鳞片石墨加入到强氧化性混酸中，在搅拌速度为200r/min～1000r/min的条件下搅拌10min～30min，再分5～10次加入强氧化剂高锰酸钾制得混合物A，然后将混合物A置于40℃～90℃水浴锅中，在搅拌速度为200r/min～1000r/min的条件下恒温搅拌8h～24h后，得到混合物B，然后将混合物B加入到2L～5L冰水中，并向冰水中加入质量分数为30％的双氧水，得到氧化石墨悬浊液，将氧化石墨悬浊液进行抽滤洗涤，离心洗涤处理至中性，再在30℃～100℃下真空干燥24h，得到氧化石墨烯；然后置入90℃的水合肼蒸汽中进行20h～30h的还原，得到石墨烯；其中，所述的强氧化性混酸的体积与天然鳞片石墨质量比为（50mL～400mL）：1g，所述的混合物A中高锰酸钾的质量浓度为5g/L～100g/L，所述的天然鳞片石墨的质量与质量分数为30％的双氧水的体积比例为1g：（2mL～10mL）；步骤二、产生的大气孔通过平板施加压力将其挤出，然后采用面包机进行揉制；完成后二次发酵至用手指按压无弹性为止，置入模具成型，加热处理后真空干燥；步骤三、再在惰性气体保护下碳化，而后在惰性气体保护下冷却至室温，多孔碳化碳‑石墨烯骨架结构。