[发明专利]一种多孔石墨烯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯技术领域，尤其涉及一种多孔石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的材料。石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石；石墨烯常温下的电子迁移率超过15000cm²/V·s，超过纳米碳管或硅晶体；石墨烯的电阻率只有10^-8Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。由于石墨烯具有透明性好，电阻率小，电子迁移速度快等优点，可用来制造透明触控屏幕、光板、以及太阳能电池。

目前，石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、化学气相沉积法、热解外延生长法等，其中，化学气相沉积法制备石墨烯简单易行，可以得到大面积高质量的石墨烯。如申请号为200810113596.0的中国专利公开了一种化学气相沉积法制备石墨烯的方法，具体过程为：将带有催化剂的衬底放入无氧反应器中，使衬底的温度达到500℃～1200℃，然后向反应器中通入含碳物质，得到石墨烯；所述催化剂为金属或金属化合物；所述含碳物质为甲烷、乙炔、乙醇、苯、甲苯和环己烷中的一种或几种。现有技术提供的这种石墨烯的制备方法操作方便、简便易行，可用于大规模生产；而且这种方法制备得到的石墨烯质量较好。但是，现有技术制备的石墨烯导电性能较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多孔石墨烯的制备方法，本发明提供的方法制备得到的多孔石墨烯导电性能较好。

本发明提供了一种多孔石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

1)、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；

2)、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，所述第一温度为20℃～40℃，所述第二温度为300℃～400℃；

3)、在保护性气体的条件下，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；所述第三温度为800℃～900℃；

4)、在保护性气体的条件下，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，所述第四温度为1100℃～1300℃；

5)、在保护性气体的条件下，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，所述第五温度为900℃～1000℃。

优选的，所述步骤1)中的生物质碳源为纤维素和木质素中的一种或两种。

优选的，所述步骤1)中的生物质碳源为纤维素。

优选的，所述纤维素为多孔纤维素。

优选的，所述多孔纤维素的制备方法包括以下步骤：

A)、将生物质资源在酸中进行水解，得到木质纤维素，所述生物质资源包括植物和农林废弃物中的一种或几种；

B)、对所述木质纤维素进行处理，得到多孔纤维素，所述处理包括酸处理、盐处理或有机溶剂处理。

优选的，所述步骤A)中的生物质资源为农林废弃物。

优选的，所述农林废弃物包括玉米杆、玉米芯、高粱杆、甜菜渣、甘蔗渣、糠醛渣、木糖渣、木屑、棉秆和芦苇中的一种或几种。

优选的，所述农林废弃物为玉米芯。

优选的，所述步骤A)中的酸包括硫酸、硝酸、盐酸、甲酸、亚硫酸、磷酸和醋酸中的一种或几种。

优选的，所述步骤A)中酸的用量为所述生物质资源的3wt％～20wt％。

优选的，所述步骤A)中水解的温度为90℃～180℃；

所述步骤A)中水解的时间为10min～10h。

优选的，所述步骤B)中盐处理的方法为酸性亚硫酸盐法处理或碱性亚硫酸盐法处理。

优选的，所述酸性亚硫酸盐法处理过程中的pH值为1～7；

所述酸性亚硫酸盐法处理过程中酸的用量为所述木质纤维素的4wt％～30wt％；

所述酸性亚硫酸盐法处理中酸的重量百分浓度使液固比为(2～20):1。

优选的，所述酸性亚硫酸盐法处理的温度为70℃～180℃；

所述酸性亚硫酸盐法处理的时间为1小时～6小时。

优选的，所述碱性亚硫酸盐法处理过程中的pH值为7～14；

所述碱性亚硫酸盐法处理过程中碱的用量为所述木质纤维素的4wt％～30wt％；

所述碱性亚硫酸盐法处理中碱的重量百分浓度使液固比为(2～20):1。