本發(fā)明涉及一種多孔類石墨烯的制備方法，屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

石墨烯是2004年才被發(fā)現(xiàn)的一種新型二維納米材料，由于其優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)和生物學(xué)性能，而受到人們的廣泛關(guān)注。然而石墨烯本身是二維結(jié)構(gòu)，離子和電子在垂直于石墨烯片場方向上的擴(kuò)散遭到了極大的限制，從而降低了其作為電池導(dǎo)電劑性能的發(fā)揮，所以有必要開發(fā)一種新型的石墨烯結(jié)構(gòu)，不會限制離子在垂直于石墨烯片層方向上的傳輸。

針對以上問題，研究者采用各種方法制備多孔結(jié)構(gòu)的石墨材料。

中國專利CN102115069A中公開了一種具有多孔結(jié)構(gòu)的石墨烯及其制備方法，通過載體負(fù)載Fe、Co等金屬催化劑，在一定溫度范圍內(nèi)，和烴類氣體進(jìn)行氣相的化學(xué)沉積制備了多孔結(jié)構(gòu)的石墨烯。

中國專利CN104752703A公開了一種多孔類石墨烯及其制備方法，利用石墨、氧化石墨等作為原始碳材料，利用氣液界面自組裝、磁化排布等方法將其定向排列，最終合成多孔結(jié)構(gòu)的石墨烯。

中國專利CN104098091A公開了一種制備超級電容器用多孔石墨烯材料的方法，以煤瀝青為碳源，納米碳酸鈣為模板，氫氧化鉀為活化劑，在管式爐內(nèi)常壓或負(fù)壓條件下加熱活化，直接得到超級電容器用多孔石墨烯材料。從檢索到的現(xiàn)有技術(shù)來看，目前多孔類石墨烯的制備方法，不僅工藝復(fù)雜，而且還用到金屬元素和會對環(huán)境造成污染的強(qiáng)酸等試劑，成本高，經(jīng)濟(jì)效益差，不利于商業(yè)化的應(yīng)用。

因此，一種以煤瀝青為原料，以銨類無機(jī)鹽為造孔劑，通過簡單的加熱制備具有多孔結(jié)構(gòu)的石墨烯材料被提出，本方法工藝簡單，原料價格低廉，來源廣泛，有很好的市場前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種制備方法簡單，原料來源廣泛，成本低，應(yīng)用前景好并且綠色環(huán)保的以煤瀝青為原料制備多孔類石墨烯的方法。

一種多孔類石墨烯的制備方法，其特征在于主要由以下步驟制備：

(1)原料混合及預(yù)處理：將煤瀝青和銨類無機(jī)鹽按質(zhì)量比為1:5～20的比例混合，并將混合得到的粉末放入180～200℃環(huán)境中氧化12～24h；

(2)將步驟(1)制得的粉末裝入瓷舟，并放入管式爐中，在惰性氣氛中以4～6℃/min升溫至300℃，保持1～2h，再以4～6℃/min升溫至500℃，保持1～2h，最后以4～6℃/min升溫至800～1100℃，保持1～2h，之后冷卻至室溫出料；

(3)將步驟(2)制得的產(chǎn)品浸泡洗滌，并干燥后制得多孔類石墨烯材料。

所述煤瀝青和銨類無機(jī)鹽在球磨儀內(nèi)充分混合均勻。

實(shí)際使用時：上述步驟(3)中，將步驟(2)制得的產(chǎn)品用去離子水浸泡，洗滌3-4次，然后置于溫度為80～100℃的真空干燥箱中10～12h，最后得到多孔石墨烯材料。

所述煤瀝青為中溫煤瀝青。

所述銨類無機(jī)鹽為硫酸銨或磷酸銨中的至少一種。

所述惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤庵械囊环N。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

一、原料來源廣泛，價格低廉，具有廣闊的商業(yè)前景；

二、制備過程簡單，利用銨類無機(jī)鹽分解發(fā)泡的原理，通過一步加熱制備多孔結(jié)構(gòu)類石墨烯；

三、不需要用到腐蝕性的試劑，避免了環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等特點(diǎn)。

通過本方法制得的石墨烯材料，比表面積高，孔徑分布均勻，在催化、吸附、超級電容器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

附圖說明

圖1～5是本發(fā)明制得的多孔類石墨烯的透射電鏡照片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：一種多孔類石墨烯的制備方法，其特征在于通過以下方法制備：將中溫煤瀝青和硫酸銨或磷酸銨按質(zhì)量比為1:5的比例在球磨儀內(nèi)充分混合均勻，并將混合得到的粉末放入200℃環(huán)境的烘箱中氧化24h，之后將氧化后制得的粉末裝入瓷舟，并放入管式爐中，在氮?dú)鈿夥罩幸?℃/min升溫至300℃，保持1.9h，再以4.8℃/min升溫至500℃，保持2h，最后以5℃/min升溫至1070℃，保持1h，之后冷卻至室溫出料，最后在去離子水中浸泡，并洗滌3次，然后置于溫度為92℃的真空干燥箱中10.8h，干燥后制得多孔類石墨烯材料。

實(shí)施例2：一種多孔類石墨烯的制備方法，其特征在于通過以下方法制備：將中溫煤瀝青和硫酸銨或磷酸銨按質(zhì)量比為1:7的比例在球磨儀內(nèi)充分混合均勻，并將混合得到的粉末放入198℃環(huán)境的烘箱中氧化23h，之后將氧化后制得的粉末裝入瓷舟，并放入管式爐中，在氮?dú)鈿夥罩幸?.2℃/min升溫至300℃，保持1.8h，再以5℃/min升溫至500℃，保持1.4h，最后以5.2℃/min升溫至1100℃，保持1.2h，之后冷卻至室溫出料，最后在去離子水中浸泡，并洗滌3次，然后置于溫度為80℃的真空干燥箱中11h，干燥后制得多孔類石墨烯材料。

實(shí)施例3：一種多孔類石墨烯的制備方法，其特征在于通過以下方法制備：將中溫煤瀝青和硫酸銨或磷酸銨按質(zhì)量比為1:9的比例在球磨儀內(nèi)充分混合均勻，并將混合得到的粉末放入196℃環(huán)境的烘箱中氧化22h，之后將氧化后制得的粉末裝入瓷舟，并放入管式爐中，在氮?dú)鈿夥罩幸?.4℃/min升溫至300℃，保持1h，再以5.2℃/min升溫至500℃，保持1.3h，最后以4.8℃/min升溫至800℃，保持1.8h，之后冷卻至室溫出料，最后在去離子水中浸泡，并洗滌4次，然后置于溫度為82℃的真空干燥箱中11.2h，干燥后制得多孔類石墨烯材料。

實(shí)施例4：一種多孔類石墨烯的制備方法，其特征在于通過以下方法制備：將中溫煤瀝青和硫酸銨或磷酸銨按質(zhì)量比為1:11的比例在球磨儀內(nèi)充分混合均勻，并將混合得到的粉末放入194℃環(huán)境的烘箱中氧化12h，之后將氧化后制得的粉末裝入瓷舟，并放入管式爐中，在氮?dú)鈿夥罩幸?.6℃/min升溫至300℃，保持1.1h，再以5.4℃/min升溫至500℃，保持1h，最后以4.6℃/min升溫至830℃，保持1.7h，之后冷卻至室溫出料，最后在去離子水中浸泡，并洗滌4次，然后置于溫度為84℃的真空干燥箱中10.6h，干燥后制得多孔類石墨烯材料。

實(shí)施例5：一種多孔類石墨烯的制備方法，其特征在于通過以下方法制備：將中溫煤瀝青和硫酸銨或磷酸銨按質(zhì)量比為1:13的比例在球磨儀內(nèi)充分混合均勻，并將混合得到的粉末放入192℃環(huán)境的烘箱中氧化13h，之后將氧化后制得的粉末裝入瓷舟，并放入管式爐中，在氮?dú)鈿夥罩幸?.8℃/min升溫至300℃，保持1.2h，再以5.6℃/min升溫至500℃，保持1.2h，最后以4.2℃/min升溫至860℃，保持1.6h，之后冷卻至室溫出料，最后在去離子水中浸泡，并洗滌3次，然后置于溫度為94℃的真空干燥箱中10.4h，干燥后制得多孔類石墨烯材料。

實(shí)施例6：一種多孔類石墨烯的制備方法，其特征在于通過以下方法制備：將中溫煤瀝青和硫酸銨或磷酸銨按質(zhì)量比為1:15的比例在球磨儀內(nèi)充分混合均勻，并將混合得到的粉末放入190℃環(huán)境的烘箱中氧化14h，之后將氧化后制得的粉末裝入瓷舟，并放入管式爐中，在氮?dú)鈿夥罩幸?℃/min升溫至300℃，保持1.3h，再以5.8℃/min升溫至500℃，保持1.5h，最后以4℃/min升溫至1040℃，保持1.5h，之后冷卻至室溫出料，最后在去離子水中浸泡，并洗滌3次，然后置于溫度為96℃的真空干燥箱中10.2h，干燥后制得多孔類石墨烯材料。

實(shí)施例7：一種多孔類石墨烯的制備方法，其特征在于通過以下方法制備：將中溫煤瀝青和硫酸銨或磷酸銨按質(zhì)量比為1:17的比例在球磨儀內(nèi)充分混合均勻，并將混合得到的粉末放入188℃環(huán)境的烘箱中氧化16h，之后將氧化后制得的粉末裝入瓷舟，并放入管式爐中，在氬氣氣氛中以4℃/min升溫至300℃，保持2h，再以6℃/min升溫至500℃，保持1.1h，最后以5.4℃/min升溫至890℃，保持1.9h，之后冷卻至室溫出料，最后在去離子水中浸泡，并洗滌3次，然后置于溫度為86℃的真空干燥箱中10h，干燥后制得多孔類石墨烯材料。

實(shí)施例8：一種多孔類石墨烯的制備方法，其特征在于通過以下方法制備：將中溫煤瀝青和硫酸銨或磷酸銨按質(zhì)量比為1:19的比例在球磨儀內(nèi)充分混合均勻，并將混合得到的粉末放入186℃環(huán)境的烘箱中氧化21h，之后將氧化后制得的粉末裝入瓷舟，并放入管式爐中，在氬氣氣氛中以5.4℃/min升溫至300℃，保持1.7h，再以4.4℃/min升溫至500℃，保持1.6h，最后以4.4℃/min升溫至920℃，保持2h，之后冷卻至室溫出料，最后在去離子水中浸泡，并洗滌4次，然后置于溫度為88℃的真空干燥箱中11.4h，干燥后制得多孔類石墨烯材料。

實(shí)施例9：一種多孔類石墨烯的制備方法，其特征在于通過以下方法制備：將中溫煤瀝青和硫酸銨或磷酸銨按質(zhì)量比為1:20的比例在球磨儀內(nèi)充分混合均勻，并將混合得到的粉末放入184℃環(huán)境的烘箱中氧化20h，之后將氧化后制得的粉末裝入瓷舟，并放入管式爐中，在氬氣氣氛中以5.2℃/min升溫至300℃，保持1.6h，再以4.6℃/min升溫至500℃，保持1.7h，最后以6℃/min升溫至1010℃，保持1.1h，之后冷卻至室溫出料，最后在去離子水中浸泡，并洗滌4次，然后置于溫度為90℃的真空干燥箱中11.6h，干燥后制得多孔類石墨烯材料。

實(shí)施例10：一種多孔類石墨烯的制備方法，其特征在于通過以下方法制備：將中溫煤瀝青和硫酸銨或磷酸銨按質(zhì)量比為1:7的比例在球磨儀內(nèi)充分混合均勻，并將混合得到的粉末放入182℃環(huán)境的烘箱中氧化19h，之后將氧化后制得的粉末裝入瓷舟，并放入管式爐中，在氬氣氣氛中以5℃/min升溫至300℃，保持1.4h，再以4.2℃/min升溫至500℃，保持1.9h，最后以5.8℃/min升溫至950℃，保持1.3h，之后冷卻至室溫出料，最后在去離子水中浸泡，并洗滌4次，然后置于溫度為98℃的真空干燥箱中11.8h，干燥后制得多孔類石墨烯材料。

實(shí)施例11：一種多孔類石墨烯的制備方法，其特征在于通過以下方法制備：將中溫煤瀝青和硫酸銨或磷酸銨按質(zhì)量比為1:11的比例在球磨儀內(nèi)充分混合均勻，并將混合得到的粉末放入180℃環(huán)境的烘箱中氧化18h，之后將氧化后制得的粉末裝入瓷舟，并放入管式爐中，在氬氣氣氛中以4.8℃/min升溫至300℃，保持1.5h，再以4℃/min升溫至500℃，保持1.8h，最后以5.6℃/min升溫至980℃，保持1.4h，之后冷卻至室溫出料，最后在去離子水中浸泡，并洗滌3次，然后置于溫度為100℃的真空干燥箱中12h，干燥后制得多孔類石墨烯材料。