[发明专利]一种网络状石墨烯纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种网络状石墨烯纳米材料及其制备方法和应用。该网络状石墨烯纳米材料的制备包括：1)将碳源有机物在500～1000℃下煅烧，得到煅烧物；2)向煅烧物中加入水进行洗涤，过滤得到滤渣；3)在保护气氛下，将滤渣在200～1600℃进行退火处理，即得。本发明的网络状石墨烯纳米材料，以碳源有机物为原料，经煅烧、洗涤、二次高温退火过程制备而成，不涉及额外的模板和溶模过程，工艺流程简单，对设备的要求低、易于实现工业化生产；该网络状石墨烯纳米材料，具有宽的层间距和优异导电性，表现出优异的储钠性能。

技术领域

本发明涉及石墨烯的制备领域，具体涉及一种网络状石墨烯纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

石墨烯作为一种新型的二维碳材料，其独特的物理化学特性使其在电极材料、储氢材料、生物传感器、催化剂载体、储能材料等领域具有广阔的应用前景，但由于石墨烯的尺寸在微观量级，石墨烯层与层之间存在很强的π-π相互作用和范德瓦耳斯力，通常容易发生团聚和堆叠，从而使其应用潜能大打折扣。网络互穿结构的石墨烯纳米片结构可以减少石墨烯片之间的团聚和堆叠，同时具有独特的多孔结构和石墨烯片固有的性质，因而可以为电子/离子、气体/液体传输和存储提供更多的空间。

授权公告号为CN102674321B的专利公开了一种具有三维全连通网络的石墨烯泡沫，其是通过化学气相沉积的技术在三维多孔金属的表面催化裂解碳源气体生长出三维连通的石墨烯，后续溶除多孔金属基底后得到多孔泡沫状的石墨烯三维宏观体。该制备方法的工艺流程较为复杂，难以实现工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种网络状石墨烯纳米材料，从而解决现有技术存在的工艺复杂、难以实现工业化生产的问题。

本发明的第二个目的在于提供上述网络状石墨烯纳米材料的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供上述网络状石墨烯纳米材料作为钠/钾离子电池电极材料的应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种网络状石墨烯纳米材料，由包括以下步骤的方法制备而成：

1)将碳源有机物在500～1000℃下煅烧，得到煅烧物；

2)向煅烧物中加入水进行洗涤，过滤得到滤渣；

3)在保护气氛下，将滤渣在200～1600℃进行退火处理，即得。

本发明的网络状石墨烯纳米材料，以碳源有机物为原料，经煅烧、洗涤、二次高温退火过程制备而成，不涉及额外的模板和溶模过程，工艺流程简单，对设备的要求低、易于实现工业化生产；该网络状石墨烯纳米材料，具有宽的层间距和优异导电性，表现出优异的储钠性能。

步骤1)中，所述碳源有机物为葡萄糖、淀粉、蔗糖、葡萄糖酸、柠檬酸、水杨酸、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙、葡萄糖酸锌、醋酸钠、油酸钠、酒石酸钠、硬脂酸钙、苯甲酸钠、山梨酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钙、柠檬酸锌、柠檬酸锂、柠檬酸铜、柠檬酸铵中的一种或多种组合。

步骤1)中，煅烧过程在空气、氩气或氮气气氛下进行。空气气氛不适用于糖类和有机酸类，有机酸盐可以在空气气氛下煅烧。即碳源有机物选自葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙、葡萄糖酸锌、醋酸钠、油酸钠、酒石酸钠、硬脂酸钙、苯甲酸钠、山梨酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钙、柠檬酸锌、柠檬酸锂、柠檬酸铜、柠檬酸铵中的一种或多种组合时，煅烧过程可在空气气氛下进行。

步骤1)中，升温至500～1000℃的速率为1～20℃/min。煅烧时，在500～1000℃下保温1～10h。碳源有机物为柠檬酸铵时，步骤1)煅烧过程产生的废气用质量浓度为2％的氢氟酸吸收后制得氟化铵溶液，用于其他氟化物生产。