本发明涉及一种石墨烯的制备方法，特别涉及一种制备具有三维类石墨烯结构碳材料的方法。
背景技术：
碳材料因其独特的物理化学性质，被广泛用做超级电容器电极材料、电池负极材料。但是传统的碳材料如石墨，其具有较小的层间距导致离子进入层间的阻力较大，使得其作为电极材料性能受到了限制。提高碳材料的层间距，减小离子在碳材料层间的扩散阻力，以提高电极的储电性能，成为了人们研究的热点。三维类石墨烯结构具有较小的石墨层厚度，同时类石墨烯片组装成的三维结构片状结构间相互连接，为电解质和碳材料的接触提供了大的比表面积，三维网络结构为电解质的传输提供了通道，其作为电极材料有着巨大的应用潜力。
目前所报道的制备三维类石墨烯结构碳材料的方法主要模板-CVD法[Zongping Chen,Wencai Ren,Libo Gao,BiluLiu,Songfeng Pei andHui-Ming Cheng，Three-dimensional flexible and conductive interconnected graphene networks grown by chemical vapour deposition[J],Nature Materials,10,424–428(2011)]、氧化石墨烯自组装法[Yuxi Xu,Zhaoyang Lin,Flexible Solid-State Supercapacitors Based on Three Dimensional Graphene Hydrogel Films[J].ACS NANO,5，4042-4049(2013]、生物碳合成法[Xiang-Fen Jiang,Xue-Bin Wang,High-throughput fabrication of strutted graphene by ammonium-assisted chemical blowing for high-performance supercapacitors[J],Nano energy,2015,16:81-90]其中模板-CVD法需牺牲模板，采用甲烷等不可再生资源为生产原料，导致生产成本高，产率低。氧化石墨烯自组装法需制备氧化石墨烯为前驱物，工艺复杂，生产成本高，不利于大规模生产。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种设备要求低、工艺简单，且操作简便、能耗低、容易控制的制备具有三维类石墨烯结构碳材料的方法。
为达到上述目的，本发明采用的制备方法如下：
1)将分析纯乙基纤维素和NaOH按1：1～3的摩尔比溶于乙醇中形成悬浮溶液，之后将悬浮液转移到聚四氟乙烯水热釜中，在均相反应器中120～180℃反应12h；
2)将所得产物离心分离，并采用去离子水和无水乙醇分别洗涤后将所制备产物在烘箱中70℃干燥得产物；
3)将产物在氩气气氛下于700～1000℃碳化处理1～3h，将碳化产物用去离子水洗涤、抽滤、干燥，得到碳化产物；
4)将碳化产物和KOH按1：0.5～3的质量比混合后在氩气气氛下于600～900℃进行活化处理0.5～2h；
5)将制备样品进行抽滤、洗涤，直到溶液pH＝6.5～7.2，将制备样品在60℃干燥得有三维类石墨烯结构碳材料。
所述的乙基纤维素是经溶剂热法处理后乙基纤维素。
本发明采用工业生产的乙基纤维素为原料，制备出具有三维类石墨烯结构的碳材料，该反应的原料和常用的生物质原料相比可以大量合成，成本低廉，工艺可行性强，工艺设备简单，安全性强，对环境污染小，所以非常经济、实用，具有很好的工业化前景。所制备的三维类石墨烯碳材料具有较好的电荷存储性能，同时极大的降低了生产成本，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例2制备的具有三维类石墨烯结构的碳材料的拉曼光谱图。
图2为本发明实施例2所制备具有三维类石墨烯结构的碳材料的扫描电子显微(SEM)图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
1)将经溶剂热法处理后的分析纯的乙基纤维素和NaOH按1：2的摩尔比溶于乙醇中形成悬浮溶液，之后将悬浮液转移到聚四氟乙烯水热釜中，在均相反应器中180℃反应12h；
2)将所得产物离心分离，并采用去离子水和无水乙醇分别洗涤后将所制备产物在烘箱中70℃干燥得产物；
3)将产物在氩气气氛下于800℃碳化处理2h，将碳化产物用去离子水洗涤、抽滤、干燥，得到碳化产物；
4)将碳化产物和KOH按1：2的质量比混合后在氩气气氛下于600℃进行活化处理1h；
5)将制备样品进行抽滤、洗涤，直到溶液pH＝6.8，将制备样品在60℃干燥得有三维类石墨烯结构碳材料。
实施例2：
1)将经溶剂热法处理后的分析纯的乙基纤维素和NaOH按1：3的摩尔比溶于乙醇中形成悬浮溶液，之后将悬浮液转移到聚四氟乙烯水热釜中，在均相反应器中170℃反应12h；
2)将所得产物离心分离，并采用去离子水和无水乙醇分别洗涤后将所制备产物在烘箱中70℃干燥得产物；
3)将产物在氩气气氛下于700℃碳化处理1h，将碳化产物用去离子水洗涤、抽滤、干燥，得到碳化产物；
4)将碳化产物和KOH按1：3的质量比混合后在氩气气氛下于700℃进行活化处理2h；
5)将制备样品进行抽滤、洗涤，直到溶液pH＝7.1，将制备样品在60℃干燥得有三维类石墨烯结构碳材料。
从图1中可以样品在1360cm-1、1582cm-1和2782cm-1处出现了拉曼峰，这分别代表碳材料的D峰、G峰和2D峰。2D峰的出现表明所制备碳材料具有类石墨烯的结构。
由图2可知所制备样品的显微结构为厚度约为10nm，长度约为50-200nm的片状结构组装而成的三维网络状结构。结合图1可知制备出了具有三维类石墨烯结构的碳材料。
实施例3：
1)将经溶剂热法处理后的分析纯的乙基纤维素和NaOH按1：1的摩尔比溶于乙醇中形成悬浮溶液，之后将悬浮液转移到聚四氟乙烯水热釜中，在均相反应器中160℃反应12h；
2)将所得产物离心分离，并采用去离子水和无水乙醇分别洗涤后将所制备产物在烘箱中70℃干燥得产物；
3)将产物在氩气气氛下于900℃碳化处理3h，将碳化产物用去离子水洗涤、抽滤、干燥，得到碳化产物；
4)将碳化产物和KOH按1：0.5的质量比混合后在氩气气氛下于800℃进行活化处理2h；
5)将制备样品进行抽滤、洗涤，直到溶液pH＝6.9，将制备样品在60℃干燥得有三维类石墨烯结构碳材料。
实施例4：
1)将经溶剂热法处理后的分析纯的乙基纤维素和NaOH按1：2的摩尔比溶于乙醇中形成悬浮溶液，之后将悬浮液转移到聚四氟乙烯水热釜中，在均相反应器中170℃反应12h；
2)将所得产物离心分离，并采用去离子水和无水乙醇分别洗涤后将所制备产物在烘箱中70℃干燥得产物；
3)将产物在氩气气氛下于1000℃碳化处理1h，将碳化产物用去离子水洗涤、抽滤、干燥，得到碳化产物；
4)将碳化产物和KOH按1：1的质量比混合后在氩气气氛下于850℃进行活化处理2h；
5)将制备样品进行抽滤、洗涤，直到溶液pH＝6.7，将制备样品在60℃干燥得有三维类石墨烯结构碳材料。
实施例5：
1)将经溶剂热法处理后的分析纯的乙基纤维素和NaOH按1：2.5的摩尔比溶于乙醇中形成悬浮溶液，之后将悬浮液转移到聚四氟乙烯水热釜中，在均相反应器中150℃反应12h；
2)将所得产物离心分离，并采用去离子水和无水乙醇分别洗涤后将所制备产物在烘箱中70℃干燥得产物；
3)将产物在氩气气氛下于850℃碳化处理2.5h，将碳化产物用去离子水洗涤、抽滤、干燥，得到碳化产物；
4)将碳化产物和KOH按1：1.5的质量比混合后在氩气气氛下于900℃进行活化处理0.5h；
5)将制备样品进行抽滤、洗涤，直到溶液pH＝6.5，将制备样品在60℃干燥得有三维类石墨烯结构碳材料。
实施例6：
1)将经溶剂热法处理后的分析纯的乙基纤维素和NaOH按1：1.5的摩尔比溶于乙醇中形成悬浮溶液，之后将悬浮液转移到聚四氟乙烯水热釜中，在均相反应器中120℃反应12h；
2)将所得产物离心分离，并采用去离子水和无水乙醇分别洗涤后将所制备产物在烘箱中70℃干燥得产物；
3)将产物在氩气气氛下于950℃碳化处理1.5h，将碳化产物用去离子水洗涤、抽滤、干燥，得到碳化产物；
4)将碳化产物和KOH按1：2.5的质量比混合后在氩气气氛下于750℃进行活化处理1.5h；
5)将制备样品进行抽滤、洗涤，直到溶液pH＝7.2，将制备样品在60℃干燥得有三维类石墨烯结构碳材料。