[发明专利]一种自蔓延燃烧快速制备石墨烯宏观体的方法

说明书

本发明公开了一种自蔓延燃烧快速制备石墨烯宏观体的方法，属于石墨烯宏观体材料的可控制备及氧化石墨烯材料的快速还原技术领域。本发明以氧化石墨烯浆料为原料，通过冷冻干燥的方法得到氧化石墨烯宏观体，然后引燃氧化石墨烯宏观体的某一部分，继而通过氧化石墨烯自蔓延燃烧的方法快速制备出石墨烯宏观体。该制备方法操作时间短、制备速度快、设备简单、操作方便、条件温和、成本低廉且工艺易于放大的优点，制备的石墨烯宏观体质量高，性能好，在超级电容器、锂电池、污水处理等领域有着重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及石墨烯宏观体的制备技术领域，具体是一种自蔓延燃烧快速制备石墨烯宏观体的方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄 膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。自2004年被发现以来，这种独特的材 料因其多种优异性能受到广泛关注。得益于良好的机械、电学特性，基于二 维石墨烯材料构建的三维宏观材料，也具有广泛的应用前景。通过二维石墨 烯的组装获得的石墨烯宏观体材料，具有大的比表面积，良好导热、导电性能。 应用于可控性透气膜、各向异性离子传导体、超级电容器、锂离子电池、能源催化、污水处理等领域。

石墨烯宏观体，如石墨烯泡沫可以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可得到多孔泡沫状的石墨烯三维宏观体（CN102674321A）。石墨烯宏观体的制备还可以通过还原一定浓度的氧化石墨烯水溶液得到，在还原过程中，石墨烯片层自组装成为石墨烯湿凝胶块体，从而达到石墨烯由二维材料组装成为三维实体结构的目的，采用的方法可以是水热法(AdvancedMaterials 2012,24,5124)以及还原剂还原法(Journal of Materials Chemistry 2011,21,6494)等。但上述制备石墨烯宏观体的工艺设备相对复杂，特别是还原氧化石墨烯的过程耗时相对较长，增加了时间和经济成本。

发明内容

本发明旨在解决现有石墨烯宏观体制备工艺复杂，成本较高的技术问题。为此，本发明提出一种自蔓延燃烧快速制备石墨烯宏观体的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自蔓延燃烧快速制备石墨烯宏观体的方法，依次包括以下步骤：

1）制备氧化石墨烯的水或醇溶液，浓度为0.5 mg/mL ~20 mg/mL；

2）将所述氧化石墨烯的水或醇溶液加入至容器中，在-60℃~-10℃的温度条件下进行冷冻干燥，得到氧化石墨烯宏观体；

3）将所述氧化石墨烯宏观体从容器中取出，并将其部分点燃，使其在室温条件下自燃；

4）待自燃结束，得到石墨烯宏观体。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种自蔓延燃烧快速制备石墨烯宏观体的方法，操作时间短、植被速度快、设备简单、操作方便、条件温和、重复性好、成本低廉；并且，通过本方法制得的产品质量高，性能好，应用范围广泛。

附图说明

图1是实施例一制备的圆饼状氧化石墨烯宏观体照片；

图2是实施例二制备的圆饼状石墨烯宏观体的照片；

图3是实施例三制备的氧化石墨烯宏观体的扫描电镜照片；

图4是实施例四制备的石墨烯宏观体的扫描电镜照片；

图5是实施例五制备的石墨烯宏观体的透射电镜照片；

图6是实施例六制备的石墨烯宏观体的高分辨透射电镜照片；

图7是实施例六制备的氧化石墨烯宏观体与石墨烯宏观体的XPS的C1s对比图；