本发明属于石墨烯领域,具体涉及一种碳化石墨烯及其制备方法。
背景技术:
介孔材料由于具有较大的比表面积、大的孔容及其易控制的孔道结构,使得其在超级电容器方面有很大的应用,但是介孔材料的导电性能差,极大的限制了其应用;
因此,本发明的目的就是将介孔材料通过插层的方式引入到石墨烯层间,从而得到稳定的石墨烯碳粉复合材料。
技术实现要素:
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足,提供一种碳化石墨烯及其制备方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种碳化石墨烯,它是由下述重量份的原料组成的:
葡萄糖30-40、乙基纤维素2-4、引发剂1-1.3、对甲基苯磺酸0.01-0.02、三氯化磷5-7、氧化石墨烯160-200、丙烯酸钠60-70。
所述的引发剂为过氧化二异丙苯。
所述碳化石墨烯的制备方法,包括以下步骤:
(1)取引发剂,加入到其重量20-30倍的无水乙醇中,搅拌均匀,得引发剂溶液;
(2)取葡萄糖、乙基纤维素、丙烯酸钠混合,加入到混合料重量10-15倍的去离子水中,搅拌均匀,送入到反应釜中,通入氮气,调节反应釜温度为60-70℃,保温搅拌4-5小时,出料冷却,得纤维聚合物溶液;
(3)取对甲基苯磺酸、三氯化磷混合,加入到混合料重量25-30倍的去离子水中,搅拌均匀,与上述纤维聚合物溶液混合,在90-95℃下保温搅拌2-3小时,加入氧化石墨烯,降低温度为65-70℃,超声5-7小时,抽滤,将滤饼水洗,真空煅烧:真空度为8-10pa,升温速率为70-90℃/min,升温到1050-1200℃后保温焙烧10-12h,自然冷却,即得所述碳化石墨烯。
本发明的优点:
本发明以葡萄糖、乙基纤维素为碳源,与丙烯酸钠单体共混,在引发剂作用下聚合,得纤维聚合物溶液,之后通过三氯化磷与醇的酯化反应,得到磷酸酯改性的聚丙烯酸钠,然后引入氧化石墨烯,对石墨烯进行插层改性,插层过程中还引入了碳源,最后高温碳化,实现了碳粉在石墨烯层间的稳定分散,本发明的复合材料具有很好的力学稳定性,且功能性更高,还可以作为阻燃、吸附等材料,综合性能优越;本发明的复合材料特别适合用于超级电容器领域,其具有较大的比表面积、大的孔容及其易控制的孔道结构,且导电稳定性好,综合性能优越。
具体实施方式
实施例1
一种碳化石墨烯,它是由下述重量份的原料组成的:
葡萄糖40、乙基纤维素4、引发剂1.3、对甲基苯磺酸0.02、三氯化磷7、氧化石墨烯200、丙烯酸钠70。
所述的引发剂为过氧化二异丙苯。
所述碳化石墨烯的制备方法,包括以下步骤:
(1)取引发剂,加入到其重量30倍的无水乙醇中,搅拌均匀,得引发剂溶液;
(2)取葡萄糖、乙基纤维素、丙烯酸钠混合,加入到混合料重量15倍的去离子水中,搅拌均匀,送入到反应釜中,通入氮气,调节反应釜温度为70℃,保温搅拌5小时,出料冷却,得纤维聚合物溶液;
(3)取对甲基苯磺酸、三氯化磷混合,加入到混合料重量30倍的去离子水中,搅拌均匀,与上述纤维聚合物溶液混合,在95℃下保温搅拌3小时,加入氧化石墨烯,降低温度为70℃,超声7小时,抽滤,将滤饼水洗,真空煅烧:真空度为10pa,升温速率为90℃/min,升温到1200℃后保温焙烧12h,自然冷却,即得所述碳化石墨烯。
实施例2
一种碳化石墨烯,它是由下述重量份的原料组成的:
葡萄糖30-40、乙基纤维素2、引发剂1、对甲基苯磺酸0.01、三氯化磷5、氧化石墨烯160、丙烯酸钠60。
所述的引发剂为过氧化二异丙苯。
所述碳化石墨烯的制备方法,包括以下步骤:
(1)取引发剂,加入到其重量20倍的无水乙醇中,搅拌均匀,得引发剂溶液;
(2)取葡萄糖、乙基纤维素、丙烯酸钠混合,加入到混合料重量10倍的去离子水中,搅拌均匀,送入到反应釜中,通入氮气,调节反应釜温度为60℃,保温搅拌4小时,出料冷却,得纤维聚合物溶液;
(3)取对甲基苯磺酸、三氯化磷混合,加入到混合料重量25倍的去离子水中,搅拌均匀,与上述纤维聚合物溶液混合,在90℃下保温搅拌2小时,加入氧化石墨烯,降低温度为65℃,超声5小时,抽滤,将滤饼水洗,真空煅烧:真空度为8pa,升温速率为70℃/min,升温到1050℃后保温焙烧10h,自然冷却,即得所述碳化石墨烯。
性能测试:
比表面积:592-601m2/g;
电化学性能测试:
在2mol/l的氢氧化钾电解质溶液中,在0.2a/g下测试其比容为298-314f/g。