[发明专利]一种三维多孔石墨烯材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种三维多孔石墨烯材料的制备方法，将热熔性树脂粉末和模板剂以及去离子水一起搅拌均匀后，转入到反应釜中，经过一定温度和时间处理后，随炉温冷却到室温，再将水分烘干，最后转入加热炉中在真空或者是气氛保护的环境下热解，将热解的产物经去离子水洗涤至中性、干燥即可得到三维多孔石墨烯材料；所得的三维多孔石墨烯材料的比表面积大于800m²/g，在作为锂离子电池的负极材料中表现了优异的电化学蓄能性能，同时该材料可拓展用于超级电容器中。

技术领域

本发明属于多孔材料制备技术领域，具体地说涉及一种具有多孔结构的三维（3D）类石墨烯材料的制备方法。

背景技术

具有多孔结构碳材料具有更好的空间构型，同时其可在能源、环境和催化领域中广泛的应用，因此对于这种具有多孔结构碳材料的研究已成为当前的研究热点。目前，具有多孔结构碳材料通常是采用碳纳米管、石墨烯或者其它类型的碳的前驱体通过自组装、水热法或者模板法进行构筑，其可直接用于电池或者电容器的电极，或者催化剂的载体提高催化性能，也能组装成环境中有害物质的吸附材料。Zishou Zhang，et al.通过选用碳纳米管、乙烯醋酸乙烯酯共聚物和聚丙胺制备了一种具有三维结构的碳材料，并将制备的材料用于超级电容器的电极中，结果表明这种具有三维结构的碳材料在充放电达到45000次后电容的比容量性能保持效率到达95%以上（Zhang, Z. S. et al., Three-dimensionalcarbon nanotube/ ethylvinylacetate/polyaniline as a high performanceelectrode for supercapacitors. J Mater Chem A 2015, 3 (5), 1884-1889.）；HuiMao. et al.用聚丙烯和丙烯酸以及NaHCO₃和去离子水共同作用制备模板法制备了含有羧酸根的碳球（-COOH-PS），将该碳球和氯化铂、葡萄糖在盐酸和水溶液中反应，再经过洗涤干燥和保护气氛烧结得到三维负载铂（Pt）粒子的碳材料，并将其用于一氧化碳（CO）的氧化过程，结果表明这种三维结构的碳材料具有更高的催化活性（Mao, H. et al., Highlyactive and stable heterogeneous catalysts based on the entrapment of noblemetal nanoparticles in 3D ordered porous carbon. Carbon 2016, 96, 75-82.）；Kyoungsoo Kim.et al.通过采用镧系催化作用，在沸石模板上合成了多孔三维石墨烯碳材料，该模板是使用氢氟酸和盐酸的混合酸去除的（Kim, K. et al., Lanthanum-catalysedsynthesis of microporous 3D graphene-like carbons in a zeolite template.Nature 2016, 535 (7610), 131）。

由此，在3D多孔碳材料的制备过程中，采用自组装法制备通常需要多步反应才能实现，而模板法制备多孔结构碳材料通常需要进行模板的去除，去除模板通常需要使用无机强酸或者强碱，这势必需要对实验设备进行一些特殊的要求，尤其是进行大批量的材料制备。同时，强酸和强碱必然也会带来环境的问题，不符合现代绿色化工的发展方向。因此如何实现工艺简单、规模化以及绿色制备多孔结构碳材料具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种绿色环保且高效的三维多孔石墨烯材料的制备方法。

本发明采用的技术方案是：