[发明专利]一种石墨烯电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯电极材料及其制备方法，涉及碳纳米材料制备技术领域，该石墨烯电极材料由聚甲基丙烯酸甲酯和石墨烯薄膜制备，该制备方法为铜丝在950‑1000℃下经退火处理后作为石墨烯生长载体，以乙炔为碳源，以氢气作为保护气体，在950‑1000℃中保温3‑4h，碳原子在铜丝表面充分沉积，生成单层石墨烯；以聚甲基丙烯酸甲酯作为粘结剂制备出PMMA/石墨烯/铜丝，再以Fe(NO₃)₃溶液腐蚀铜丝制备出PMMA/石墨烯；本发明提供的制备方法中铜丝经过退火处理，有助于碳原子在铜原子表面沉积键接，生成单层石墨烯；通过使用甲基丙烯酸甲酯，能够定形和粘结制备出的石墨烯材料，便于石墨烯制备电极时安装和取用。

技术领域

本发明涉及碳纳米材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯电极材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯仅由碳元素组成，各个碳原子之间采用sp2杂化形式形成碳碳共价键，石墨烯在平面内可以无限扩展，而在垂直于平面的方向只有一个原子的尺度，因此石墨烯可以被定义为二维纳米材料，具有纳米材料优异的性质。石墨烯电子质量接近零，且其在轨道中的运动速度达到光速的1/300，其导带和价带电子相交于费米能级附近，其载流子呈现出线性的色散关系，因此石墨烯具有独特的电子结构和电学性质，因而在导电薄膜材料、电池、电容器、等技术领域具有很大的应用潜力。石墨烯是二维的自由态晶体，其碳碳共价键之间弯曲角度大，因而能够自由弯曲制作出富勒烯、碳纳米管和石墨，因而石墨烯已然成为碳纳米材料研究的着手点和热点。石墨烯生产方法包括膨胀石墨超声剥离法或者球磨处理法，但是这两种方法得到的石墨烯大多数是多层石墨烯的叠加体，难以得到真正意义上的单层石墨烯，而且得到的石墨烯无法定形。

公开号为CN103373724A的中国专利中公开了一种石墨烯复合材料的制备方法，该方法包括一悬浮步骤，将一石墨烯片加入一溶剂中，以获得一石墨悬浮液，其中石墨烯片为多层堆栈的石墨烯材料；一剥离步骤，使用机械力量将石墨悬浮液中的石墨烯片剥离成为多个单层石墨烯材料，而获得一石墨烯悬浮液；一分离步骤，将石墨烯悬浮液中的单层石墨烯材料与少部分未被剥离的石墨烯片分离，去除少部分未被剥离的石墨烯片后，获得一石墨烯分散液；以及一活性物质添加步骤，加入一活性物质至石墨烯分散液中，活性物质与石墨烯分散液中的单层石墨烯结合成为石墨烯复合材料，而获得一石墨烯复合材料分散液。但是该方法并未有效解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯电极材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种石墨烯电极材料及其制备方法，该石墨烯电极材料由聚甲基丙烯酸甲酯和石墨烯薄膜制备。

优选地，上述制备方法包括如下步骤，

步骤一、将铜丝依次经过醇洗、水洗和酸洗各8-15min，然后在高纯氮气中干燥；取干燥后的铜丝浸泡在腐蚀液中，浸泡时间为45-60s，然后取出铜丝，拉伸铜丝两端，使铜丝保持伸直状态；将腐蚀后的铜丝先酸洗，然后再水洗，最后在高纯氮气中晾干；

步骤二、将装置内部抽至接近真空，再向装置内部通入氢气使其内部压力恢复到常压；随后保持通入H₂，H₂流量为500-700mL/min，恒速升温至950-1000℃，维持此温度为30-40min，对铜丝进行退火处理；然后向装置内部通入乙炔和氢气的混合气体，乙炔流量为300-400mL/min，氢气流量为150-250mL/min，保温处理3-4h，使碳原子沉积在铜丝表面，得到石墨烯薄膜；