一种多孔石墨烯微片的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石墨烯领域技术，特别是提供一种多孔石墨烯微片的制备方法。
【背景技术】
[0002]石墨烯的特殊的二维平面结构赋予其优异的电子电导能力，其面上的电子迀移率可达2.5 X 105cm2/V，是硅的100倍。且其可耐受I?2 X 108A/cm2的电流密度。这些性能均使其在高性能电子器件及电池材料领域有非常广泛的应用前景。对于锂离子电池来说，其高的电子迀移率有利于电子的传输，但是其稳定的平面结构限制了 Li+在石墨烯平面间的传递，无法形成有效的三维锂离子通道，因此具有较低的锂离子迀移率，限制了电池容量及倍率性能等的发挥。因此制备具有特殊形貌的石墨烯，使其具有优良的锂离子传输通道是发展新型锂离子电池材料的重要方式。本发明提供一种多孔石墨烯微片的低成本制备方法，所得的石墨稀杂质含量少，层数较低I?10层，厚度约为0.3?5nm。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，本发明的目的在于提供一种多孔石墨烯微片的制备方法，其所制得的多孔石墨烯微片具有良好的导电性能。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案:一种多孔石墨烯微片的制备方法，包括有如下步骤:
[0005]I)石墨的前处理:
[000?] 将石墨置于由氧化剂和插层剂构成的混合溶液中，在20?60°C下超声搅拌处理3?5h，获得的产物经洗涤、过滤、干燥后置于马弗炉中，于氮气气氛中及600?1200°C高温下处理2?6h，得到膨胀石墨产物备用；
[0007]2)多孔石墨烯微片的制备:
[0008]将上步所得产物膨胀石墨溶于一定量去离子水中，加入0.1?2wt%的表面活性剂，超声搅拌0.5?2h，再加入一定量的造孔剂，造孔剂与膨胀石墨的质量比为:0.1?1:1，继续超声搅拌I?5h，然后在100°C温度下挥发溶剂，将所得固体置于N2气氛保护下的马弗炉中，于600?1200°C高温下处理I?3h，所得产物经稀酸或稀碱及去离子水溶液多次洗涤后，于真空干燥烘箱中以30?50°C的温度干燥2?6h，即得多孔石墨烯微片。
[0009]作为一种优选方案，所述表面活性剂为CTAB、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇(PEG)、聚乙稀卩比略烧酮或Pluronic系列产品。
[0010]作为一种优选方案，所述造孔剂为H3P04、K0H或ZnCl2。
[0011 ]作为一种优选方案，所述氧化剂包括有过氧化氢、高锰酸钾、过硫酸铵;所述插层剂包括有硫酸、醋酸、硝酸、甲酸、磷酸、高氯酸。
[0012]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体为:本发明方法制备出的多孔石墨稀微片具有$父尚的比表面积(850?1000m2/g)，多孔结构有利于提尚裡尚子的扩散速率，因此作为锂离子电池负极材料，具有较高的离子电导，从而具有较好的电化学性能;本发明方法工艺简单，原料丰富、操作方便，生产设备少，从而进一步降低成本，便于推广应用，适于大规模生产。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
[0014]—种多孔石墨烯微片的制备方法，包括有如下步骤:
[0015]I)石墨的前处理:
[0016]将石墨置于由氧化剂和插层剂构成的混合溶液中，在20°C下超声搅拌处理5h，获得的产物经洗涤、过滤、干燥后置于马弗炉中，于氮气气氛中及1200°C高温下处理6h，得到膨胀石墨产物备用;该氧化剂为过氧化氢;该插层剂为硫酸。
[0017]2)多孔石墨烯微片的制备:
[0018]将上步所得产物膨胀石墨溶于一定量去离子水中，加入0.1wt %的表面活性剂，超声搅拌0.5h，再加入一定量的造孔剂，造孔剂与膨胀石墨的质量比为:0.1:1，继续超声搅拌5h，然后在100°C温度下挥发溶剂，将所得固体置于％气氛保护下的马弗炉中，于1200°C高温下处理lh，所得产物经稀酸或稀碱及去离子水溶液多次洗涤后，于真空干燥烘箱中以30°C的温度干燥6h，即得多孔石墨烯微片，其比表面积为850m2/g。该表面活性剂为CTAB;该造孔剂为H3P04。
[0019]实施例2
[0020]一种多孔石墨烯微片的制备方法，包括有如下步骤:
[0021]I)石墨的前处理:
[0022]将石墨置于由氧化剂和插层剂构成的混合溶液中，在60°C下超声搅拌处理3h，获得的产物经洗涤、过滤、干燥后置于马弗炉中，于氮气气氛中及600°C高温下处理6h，得到膨胀石墨产物备用;该氧化剂为高锰酸钾;该插层剂为醋酸。
[0023]2)多孔石墨烯微片的制备:
[0024]将上步所得产物膨胀石墨溶于一定量去离子水中，加入2wt%的表面活性剂，超声搅拌2h，再加入一定量的造孔剂，造孔剂与膨胀石墨的质量比为:1:1，继续超声搅拌lh，然后在100°C温度下挥发溶剂，将所得固体置于％气氛保护下的马弗炉中，于600°C高温下处理3h，所得产物经稀酸或稀碱及去离子水溶液多次洗涤后，于真空干燥烘箱中以50°C的温度干燥2h，即得多孔石墨烯微片，其比表面积为900m2/g。该表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠;该造孔剂为KOH。
[0025]实施例3
[0026]—种多孔石墨烯微片的制备方法，包括有如下步骤:
[0027]I)石墨的前处理:
[0028]将石墨置于由氧化剂和插层剂构成的混合溶液中，在30°C下超声搅拌处理5h，获得的产物经洗涤、过滤、干燥后置于马弗炉中，于氮气气氛中及1000°c高温下处理3h，得到膨胀石墨产物备用;该氧化剂为过硫酸铵;所述插层剂为硝酸。
[0029]2)多孔石墨烯微片的制备:
[0030]将上步所得产物膨胀石墨溶于一定量去离子水中，加入lwt%的表面活性剂，超声搅拌lh，再加入一定量的造孔剂，造孔剂与膨胀石墨的质量比为:0.5:1，继续超声搅拌3h，然后在100°C温度下挥发溶剂，将所得固体置于％气氛保护下的马弗炉中，于800°C高温下处理2h，所得产物经稀酸或稀碱及去离子水溶液多次洗涤后，于真空干燥烘箱中以40°C的温度干燥4h，即得多孔石墨烯微片，其比表面积为980m2/g。该表面活性剂聚乙二醇(PEG);该造孔剂为ZnCl2。
[0031 ] 实施例4
[0032]—种多孔石墨烯微片的制备方法，包括有如下步骤:
[0033]I)石墨的前处理:
[0034]将石墨置于由氧化剂和插层剂构成的混合溶液中，在50°C下超声搅拌处理4h，获得的产物经洗涤、过滤、干燥后置于马弗炉中，于氮气气氛中及800°C高温下处理4h，得到膨胀石墨产物备用;该氧化剂为过氧化氢;所述插层剂包括有甲酸。
[0035]2)多孔石墨烯微片的制备:
[0036]将上步所得产物膨胀石墨溶于一定量去离子水中，加入1.3wt%的表面活性剂，超声搅拌1.5h，再加入一定量的造孔剂，造孔剂与膨胀石墨的质量比为:0.8:1，继续超声搅拌4h，然后在100°C温度下挥发溶剂，将所得固体置于％气氛保护下的马弗炉中，于1000°C高温下处理2h，所得产物经稀酸或稀碱及去离子水溶液多次洗涤后，于真空干燥烘箱中以35°C的温度干燥5h，即得多孔石墨烯微片，其比表面积为1000m2/g。该表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮;该造孔剂为ZnCl2。
[0037]本发明的重点在于:本发明方法制备出的多孔石墨烯微片具有较高的比表面积(850?100mVg)，多孔结构有利于提高锂离子的扩散速率，因此作为锂离子电池负极材料，具有较高的离子电导，从而具有较好的电化学性能;本发明方法工艺简单，原料丰富、操作方便，生产设备少，从而进一步降低成本，便于推广应用，适于大规模生产。
[0038]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种多孔石墨烯微片的制备方法，其特征在于:包括有如下步骤: 1)石墨的前处理: 将石墨置于由氧化剂和插层剂构成的混合溶液中，在20?60°C下超声搅拌处理3?5h，获得的产物经洗涤、过滤、干燥后置于马弗炉中，于氮气气氛中及600?1200°C高温下处理2?6h，得到膨胀石墨产物备用； 2)多孔石墨稀微片的制备: 将上步所得产物膨胀石墨溶于一定量去离子水中，加入0.1?2wt%的表面活性剂，超声搅拌0.5?2h，再加入一定量的造孔剂，造孔剂与膨胀石墨的质量比为:0.1?1:1，继续超声搅拌I?5h，然后在100°C温度下挥发溶剂，将所得固体置于他气氛保护下的马弗炉中，于600?1200°C高温下处理I?3h，所得产物经稀酸或稀碱及去离子水溶液多次洗涤后，于真空干燥烘箱中以30?50°C的温度干燥2?6h，即得多孔石墨烯微片。2.根据权利要求1所述一种多孔石墨烯微片的制备方法，其特征在于:所述表面活性剂为CTAB、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮或Pluronic系列产品。3.根据权利要求1所述一种多孔石墨烯微片的制备方法，其特征在于:所述造孔剂为H3P04、K0H 或 ZnCl2。4.根据权利要求1所述一种多孔石墨烯微片的制备方法，其特征在于:所述氧化剂包括有过氧化氢、高锰酸钾、过硫酸铵;所述插层剂包括有硫酸、醋酸、硝酸、甲酸、磷酸、高氯酸。
【专利摘要】本发明公开一种多孔石墨烯微片的制备方法，其特征在于：包括有如下步骤：1)石墨的前处理：将石墨置于由氧化剂和插层剂构成的混合溶液中，超声搅拌处理3～5h，获得的产物经洗涤、过滤、干燥后置于马弗炉中，于氮气气氛中及600～1200℃高温下处理2～6h，得到膨胀石墨产物备用；2)多孔石墨烯微片的制备：将上步所得产物膨胀石墨溶于一定量去离子水中，加入0.1～2wt％的表面活性剂，超声搅拌0.5～2h，再加入一定量的造孔剂，置于N2气氛保护下的马弗炉中处理1～3h，所得产物经稀酸或稀碱及去离子水溶液多次洗涤后，于真空干燥烘箱中干燥2～6h，即得多孔石墨烯微片。本发明方法制备出的多孔石墨烯微片具有较高的比表面积(850～1000m2/g)，多孔结构有利于提高锂离子的扩散速率，具有较好的电化学性能。
【IPC分类】H01M4/133, H01M10/0525, H01M4/583, H01M4/1393
【公开号】CN105449210
【申请号】CN201510794125
【发明人】宋宏芳, 赵东辉, 李芳 , 戴涛, 周鹏伟
【申请人】福建翔丰华新能源材料有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月18日