构的中间体的质量比优选为(0.01?I):1，更优选为(0.1?0.9):1，最优选为(0.2?0.8):1。在本发明中，所述干燥为本领域技术人员常用的技术手段；所述煅烧的温度优选为700?1200°C，更优选为800?1000°C，最优选为850?950°C ;本发明优选采用升温达到所述煅烧温度，所述升温的速率优选为I?10C /min,更优选为3?8°C /min,最优选为5°C /min ;所述煅烧的时间优选为I?24小时，更优选为2?20小时，最优选为5?15小时。
[0042]完成所述煅烧后，本发明优选将煅烧得到的产物与酸性溶液混合后过滤，去除残留的催化剂，在本发明中，所述酸性溶液优选为盐酸溶液、硫酸溶液和硝酸溶液中的一种或几种；所述酸性溶液的摩尔浓度优选为0.5?2mol/L，更优选为lmol/L，本发明对所述酸性溶液的用量没有特殊的限制，能够将所述模板完全去除即可。在本发明中，所述过滤为本领域技术人员常用的方法。
[0043]完成所述过滤后，本发明优选将过滤得到的固体进行干燥，得到石墨烯，在本发明中，所述干燥的温度优选为100?150°C，更优选为110?140°C，最优选为120?130°C ；所述干燥的时间优选为2?10小时，更优选为3?8小时。
[0044]本发明对得到的石墨烯进行扫描电镜检测(SEM)，结果表明，本发明制备得到的石墨烯具有三维网络结构。
[0045]本发明提供了一种石墨烯的制备方法，包括以下步骤:A)将表面活性剂、碳源和金属催化剂在水中进行水热反应，得到具有三维纳米结构的中间体；B)将所述步骤A)得到的具有三维纳米结构的中间体在保护气体气氛下进行煅烧，得到石墨烯。在本发明中，所述金属催化剂水热反应的产物具有三维纳米结构，以具有三维纳米结构的金属催化剂水热反应产物作为模板，与碳源和表面活性剂均匀混合，利用表明活性剂的两亲性，表面活性剂的疏水端吸附在碳源的疏水部分，亲水端吸附在金属催化剂的水热产物的表面，使碳源均匀分布在具有三维纳米结构的金属催化剂的水热反应产物的表面，所述金属催化剂的水热反应产物作为石墨烯的结构支撑体，通过控制所述金属催化剂水热产物的结构，实现能够控制石墨烯的结构的目的。同时，在催化活化的过程中，所述金属催化剂的水热产物作为模板还可以减小石墨烯片层间的传质阻力，缓冲催化对三维形貌的破坏。
[0046]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。
[0047]实施例1
[0048]将20g乙酸镍、1g葡萄糖、Ig十二烷基硫酸钠与150ml水混合，使用质量浓度为25%的氨水调节溶液pH至10.5，在180°C水热反应24h，形成花瓣形状的中间体；
[0049]然后将该中间体在氮气气氛下，在850°C下煅烧5h，升温速率为5°C /min，煅烧产品依次经浓度为lmol/L的盐酸洗涤，过滤，120°C干燥，，得到石墨烯。
[0050]本发明对本实施例得到的三维纳米结构复合物进行了扫描电镜检测(SEM)，结果如图1所示，图1为本发明实施例1得到的花瓣形状中间体的SEM图；
[0051]本发明对本实施例得到的石墨烯进行了扫描电镜检测(SEM)，结果如图2所示，图2为本发明实施例1得到的石墨烯的SEM图；
[0052]本发明对本实施例得到的石墨烯进行了 X射线衍射检测(XRD)，结果如图3所示，图3为本发明实施例1得到的石墨烯的XRD图。由图2和图3可以看出，本实施例得到的三维石墨烯，具有很高的石墨化程度。
[0053]本发明对本实施例得到的石墨烯进行了比表面积检测(BET)，结果如图4所示，图4为本发明实施例1得到的石墨烯的BET图，由图4可知，本实施例得到的石墨烯的比表面积为 677m2/g。
[0054]实施例2
[0055]将1g氯化镍、10gP123、5g十二烷基硫酸钠与200ml水混合，在28°C水浴下搅拌均匀；使用质量浓度为25%的氨水调节溶液pH至11，180°C水热反应6h，形成花瓣形状的中间体。
[0056]取Ig上述中间体与0.2gK0H混合后进行干燥，然后将干燥的产物在氮气气氛下，1000°C下煅烧2h，升温速率为5°C /min，煅烧产品依次经浓度为lmol/L的盐酸洗涤，过滤，120°C干燥，得到多孔石墨烯。
[0057]本发明对本实施例得到的花瓣形状的中间体进行了扫描电镜检测(SEM)，结果如图5所示，图5为本发明实施例2得到的花瓣形状中间体的SEM图；
[0058]本发明对本实施例得到的多孔石墨烯进行了扫描电镜检测(SEM)，结果如图6所示，图6为本发明实施例2得到的多孔石墨烯的SEM图。
[0059]本发明对本实施例得到的多孔石墨烯进行了比表面积检测(BET)，结果如图7所示，图7为本发明实施例2得到的多孔石墨烯的BET图，由图7可知，本实施例得到的多孔石墨稀的比表面积为1276m2/g。
[0060]实施例3
[0061]将Ig氯化铁、10gF127、3g十二烷基硫酸钠与600ml水混合，在28°C水浴下搅拌均匀；使用浓度为lmol/L的氢氧化钠溶液逐滴加入，调节体系PH为10，180°C水热2h，形成球状的中间体。
[0062]取1g上述中间体与IgKOH混合后进行干燥，然后将干燥的产物在氮气气氛下，1000°C下煅烧2h，升温速率为5°C /min，煅烧产品依次经浓度为lmol/L的盐酸洗涤，过滤，120°C干燥，得到多孔石墨烯。
[0063]实施例4
[0064]将1g氯化亚铁、lgP123、lg十二烷基硫酸钠与150ml水混合，在28°C水浴下搅拌均匀；使用质量浓度为25%的氨水调节溶液pH至9，200°C水热反应6h，得到层状的中间体。
[0065]取1g上述中间体与0.1gKOH混合后进行干燥，然后将干燥的产物在氮气气氛下，850°C下煅烧2h，升温速率为5°C /min，煅烧产品依次经浓度为lmol/L的盐酸洗涤，过滤，120°C干燥，得到多孔石墨烯。
[0066]实施例5
[0067]将Ig硫酸镍、10gP123、2g十二烷基硫酸钠与60ml水混合，在28°C水浴下搅拌均匀；使用浓度为lmol/L的氢氧化钠溶液逐滴加入，调节体系PH为10，200°C水热反应6h，得到花瓣形状的中间体。
[0068]然后将上述中间体在氮气气氛下，在850°C下煅烧2h，用浓度为lmol/L的盐酸除去氧化铁模板，过滤，120°C干燥得到石墨烯。
[0069]实施例6
[0070]将50g醋酸镍、10gP123、0.1g十二烷基硫酸钠与10ml水混合，在28°C水浴下搅拌均匀；使用浓度为lmol/L的氢氧化钠溶液逐滴加入，调节体系PH为9，200°C水热反应6h，得到花瓣形状的中间体。
[0071]取1g上述中间体与0.5gK0H混合后进行干燥，然后将干燥的产物在氮气气氛下，850°C下煅烧2h，升温速率为5°C /min，煅烧产品依次经浓度为lmol/L的盐酸洗涤，过滤，120°C干燥，得到多孔石墨烯。
[0072]由以上实施例可以看出，本发明提供的制备方法能够可控性的制备石墨烯，通过控制模板的形状，达到控制石墨烯形状的目的。
[0073]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种石墨烯的制备方法，包括以下步骤: A)将表面活性剂、碳源和金属催化剂在水中进行水热反应，得到具有三维纳米结构的中间体； B)将所述步骤A)得到的具有三维纳米结构的中间体在保护气体气氛下进行煅烧，得到石墨稀。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源包括葡萄糖、蔗糖、果糖、山梨糖、半乳糖、聚氧乙烯聚氧丙烯和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和硬脂酸钠中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂包括氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁、醋酸铁、氯化镍、硫酸镍和醋酸镍中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂与碳源的质量比为(0.0l ?5):1 ； 所述表面活性剂与水的质量比为1: (10?1000)。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属催化剂与碳源的质量比为(0.05 ?10):lo
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为150?250 0C ； 所述水热反应的时间为I?24小时。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)中煅烧的温度为700?1200 0C ； 所述步骤B)中煅烧的时间为I?24小时。
9.根据权利要求1?8任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)具体包括: 将造孔剂与所述步骤Α)得到的具有三维纳米结构的中间体在保护气体气氛下进行煅烧，得到石墨稀。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述造孔剂包括Κ0Η、H3P04、ZnCl2,水蒸汽和CO2中的一种或几种； 所述造孔剂与所述步骤Α)得到的具有三维纳米结构的中间体的质量比为(0.01?I):1o
【专利摘要】本发明提供了一种石墨烯的制备方法，包括以下步骤：A)将表面活性剂、碳源和金属催化剂在水中进行水热反应，得到具有三维纳米结构的中间体；B)将所述步骤A)得到的具有三维纳米结构的中间体在保护气体气氛下进行煅烧，得到石墨烯。在本发明中，所述金属催化剂水热反应的产物具有三维纳米结构，以其作为模板，与碳源和表面活性剂均匀混合，利用表面活性剂的两亲性，表面活性剂的疏水端吸附在碳源的疏水部分，亲水端吸附在金属催化剂水热产物的表面，使碳源均匀分布在所述水热反应产物的表面，所述金属催化剂的水热反应产物作为石墨烯的结构支撑体，通过控制所述金属催化剂水热产物的结构，实现控制石墨烯结构的目的。
【IPC分类】C01B31-04
【公开号】CN104591178
【申请号】CN201510061527
【发明人】吕彬彬, 刘兆平, 周旭峰, 郑超, 王国华, 沈鲁恺, 姜萍
【申请人】中国科学院宁波材料技术与工程研究所
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月5日