一种石墨烯的制备方法及石墨烯的制作方法_3

文档序号:8215660阅读:来源:国知局
到吸附有金属催化剂的碳源;C)将所述步骤B)中的吸附有金属催化剂的碳源进行加热,得到石墨烯。本发明提供的制备方法并没有采用强酸或是强碱进行氧化制备石墨烯,而是采用了对环境无污染的金属催化剂对碳源催化得到石墨烯,本发明提供的制备方法对环境无污染。并且,本发明提供的制备方法将碳源用金属捕捉剂改性,使得金属催化剂与高分子碳源之间通过螯合作用,实现催化剂与所述碳源的均匀吸附,从而使可用的碳源进一步扩展至交换容量小的离子交换树脂和不易发生离子吸附或离子交换的纤维素等高分子碳源;金属捕捉剂能够实现金属催化剂在碳源上的均匀吸附,碳原子在催化剂表面进行重排,形成石墨烯薄层,从而得到质量较高的具有一定的三维结构石墨烯产品。另外,本发明提供的制备方法提高了石墨烯的单位产率,进一步降低了生产成本,并且操作简单,易于实现石墨烯的工业化生产。
[0057]为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明提供的一种石墨烯的制备方法及石墨烯进行详细描述,但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
[0058]在以下实施例中,型号为TuRPINAL、TS-300和DEQUEST 2012的金属捕捉剂购自上海望界贸易有限公司;型号为RS100的有机硫型重金属离子捕捉剂购自北京弱水无极环保科技有限公司;型号为BS-67-7的苯二乙烯自聚树脂和型号为D122的酚醛树脂购自蚌埠市辽源新材料有限公司、羧甲基淀粉和羧甲基纤维素购自文安县中德化工有限公司。
[0059]实施例1
[0060]将苯二乙烯自聚树脂粉碎过200目筛,按照金属捕捉剂与苯二乙烯自聚树脂的质量比为1:20称取10g苯二乙烯自聚树脂加入到含5g型号为RS100的金属捕捉剂的水溶液中,搅拌浸渍12h,过滤、烘干;将烘干后的苯二乙烯自聚树脂加入到IL 0.05mol/L醋酸镍水溶液中,搅拌均匀,静置6h,过滤烘干;将吸附金属离子催化剂的树脂加入含400g KOH的乙醇溶液中,静置6h,烘干粉碎;然后将粉碎物置于管式炉中,在氩气氛围中,按照4°C /min升温至850°C,保持2h后,自然降温后取出,酸洗、过滤、烘干,得到石墨烯。
[0061]本发明将本实施例得到的石墨烯进行了扫描电镜(SEM)检测,结果如图1所示,图1为本发明实施例1得到的石墨烯的SM图。由图1可以看出,本发明实施例1得到的石墨烯主要为三维褶皱片层结构。
[0062]本发明测试了本实施例得到的石墨烯的孔径分布,结果如图2所示,图2为本发明实施例1得到的石墨烯的孔径分布图,由图2可知,本实施例得到的石墨烯的孔径约为I?5nm0
[0063]实施例2
[0064]将酚醛树脂粉碎过300目筛,按照金属捕捉剂柠檬酸与酚醛树脂的质量比为1:50称取250g酚醛树脂加入到含5g柠檬酸的乙醇溶液中,搅拌浸渍12h,过滤烘干;将烘干后的酚醛树脂加入到IL 0.05mol/L醋酸镍溶液中,搅拌均匀,静置6h,过滤、烘干;将吸附金属离子催化剂的树脂加入含500g KOH的乙醇溶液中,静置6h,烘干、粉碎;然后将粉碎物置于管式炉中,在氩气氛围中,按照2°C/min升温至950°C,保持1.5h后,自然降温后取出,酸洗、过滤、干燥,得到石墨稀。
[0065]本发明将本实施例得到的石墨烯进行了扫描电镜(SEM)检测,结果如图3所示,图3为本发明实施例2得到的石墨烯的SM图。由图3可以看出,本发明实施例2得到的石墨烯主要为三维蜂窝结构。
[0066]实施例3
[0067]将苯二乙烯自聚树脂粉碎过200目筛,将乙二胺四乙酸配置成质量分数为5%的水溶液10mLJf 10g苯二乙烯自聚树脂置于乙二胺四乙酸的水溶液中,搅拌浸渍12h,过滤、烘干;将烘干后的苯二乙烯自聚树脂加入到1L0.05mol/L醋酸镍溶液中,搅拌均匀,静置6h,过滤、烘干;将吸附金属催化剂的树脂加入含400g KOH的溶液中,静置8h,烘干、粉碎;然后将粉碎物置于管式炉中,在氩气氛围中,按照8°C /min升温至850°C,保持2h后,自然降温后取出,酸洗、过滤、干燥,得到石墨烯。
[0068]本发明将本实施例得到的石墨烯进行了扫描电镜(SEM)检测,结果如图4所示,图4为本发明实施例3得到的石墨烯的SM图。由图4可以看出,本发明实施例3得到的石墨烯主要为联通的三维片层结构。
[0069]实施例4
[0070]将酚醛树脂粉碎过300目筛,按照金属捕捉剂乙二胺四乙酸与酚醛树脂的质量比为1:10称取50g酚醛树脂加入到含5g乙二胺四乙酸的乙醇溶液中,搅拌浸渍12h,过滤烘干;将烘干后的酚醛树脂加入到IL 0.05mol/L醋酸镍溶液中,搅拌均匀,静置6h,过滤、烘干;将吸附金属离子催化剂的树脂加入含50g KOH的乙醇溶液中,静置6h,烘干、粉碎;然后将粉碎物置于管式炉中,在氩气氛围中,按照2°C /min升温至950°C,保持1h后,自然降温后取出,酸洗、过滤、干燥,得到石墨烯。
[0071]本发明将本实施例得到的石墨烯进行了扫描电镜(SEM)检测,结果如图5所示,图5为本发明实施例4得到的石墨烯的SEM图。由图5可以看出,本发明实施例4得到的石墨烯主要为联通的三维片层结构。
[0072]实施例5
[0073]将活性炭粉碎过300目筛,按照金属捕捉剂葡萄糖酸钠与活性炭粉的质量比为1:200称取200g活性炭粉加入到含Ig葡萄糖酸钠的乙醇溶液中,搅拌浸渍12h,过滤烘干;将烘干后的活性炭粉加入到IL 0.05mol/L醋酸镍溶液中,搅拌均匀,静置6h,过滤、烘干;将吸附金属离子催化剂的活性炭粉加入含2000g KOH的乙醇溶液中,静置6h,烘干、粉碎;然后将粉碎物置于管式炉中,在氩气氛围中,按照2 V /min升温至950 V,保持0.5h后,自然降温后取出,酸洗、过滤、干燥,得到石墨烯。
[0074]本发明将本实施例得到的石墨烯进行了扫描电镜(SEM)检测,结果如图6所示,图6为本发明实施例5得到的石墨烯的SM图。由图6可以看出,本发明实施例5得到的石墨烯主要为联通的三维褶皱结构。
[0075]实施例6
[0076]将羧甲基纤维素粉碎过300目筛,按照金属捕捉剂氨基三亚甲基膦酸与羧甲基纤维素的质量比为1:200称取200g羧甲基纤维素粉加入到含Ig氨基三亚甲基膦酸的乙醇溶液中,搅拌浸渍12h,过滤烘干;将烘干后的羧甲基纤维素粉加入到IL 0.05mol/L醋酸镍溶液中,搅拌均匀,静置6h,过滤、烘干;将吸附金属离子催化剂的羧甲基纤维素粉加入含2000g KOH的乙醇溶液中,静置6h,烘干、粉碎;然后将粉碎物置于管式炉中,在氩气氛围中,按照2°C/min升温至950°C,保持0.5h后,自然降温后取出,酸洗、过滤、干燥,得到石墨稀。
[0077]实施例7
[0078]将羧甲基纤维素粉碎过200目筛,按照金属捕捉剂马来酸与羧甲基纤维素的质量比为1:30称取30g羧甲基纤维素粉加入到含Ig马来酸的水溶液中,搅拌浸渍12h,过滤、烘干;将烘干后的羧甲基纤维素加入到IL 0.lmol/L氯化铁溶液中,搅拌均匀,静置6h,过滤、烘干;将吸附金属催化剂的羧甲基纤维素加入含400g KOH的溶液中,静置8h,烘干、粉碎;然后将粉碎物置于管式炉中,在氩气氛围中,按照8°C /min升温至850°C,保持2h后,自然降温后取出,酸洗、过滤、干燥,得到石墨烯。
[0079]实施例8
[0080]将羧甲基淀粉过200目筛,按照金属捕捉剂二乙撑三胺五乙酸与羧甲基纤维素的质量比为1:150称取15g羧甲基纤维素粉加入到含Ig 二乙撑三胺五的水溶液中,搅拌浸渍12h,过滤、烘干;将烘干后的羧甲基淀粉加入到1L0.07mol/L醋酸铁溶液中,搅拌均匀,静置6h,过滤、烘干、粉碎;将吸附金属催化剂的羧甲基淀粉加入含400g KOH的溶液中,静置8h,烘干、粉碎;然后将粉碎物置于管式炉中,在氩气氛围中,按照8°C/min升温至850°C,保持2h后,自然降温后取出,酸洗、过滤、干燥,得到石墨烯。
[0081]实施例9
[0082]将羧甲基淀粉过200目筛,按照金属捕捉剂二乙撑三胺五乙酸与羧甲基纤维素的质量比为1:150称取15g羧甲基纤维素粉加入到含Ig 二乙撑三胺五的水溶液中,搅拌浸渍12h,过滤、烘干;将烘干后的羧甲基淀粉加入到1L0.07mol/L醋酸铁溶液中,搅拌均匀,静置6h,过滤、烘干、粉碎;然后将粉碎物
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