本發(fā)明屬于碳材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

石墨烯(Graphene)是由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，也是目前進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域中最薄的材料和最強(qiáng)韌的材料，斷裂強(qiáng)度比鋼材還要高200倍，具有良好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20％；同時(shí)還具有巨大的理論比表面積，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，還具有優(yōu)異的導(dǎo)電性。正是由于石墨烯材料具有諸多的優(yōu)異物理化學(xué)性質(zhì)，其在儲(chǔ)能材料，環(huán)境工程，高靈敏度壓力傳感方面而廣泛應(yīng)用，但是現(xiàn)有領(lǐng)域中的應(yīng)用，依然仍集中在石墨烯納米微片上。

隨著科技的快速發(fā)展以及各行業(yè)對(duì)石墨烯材料的高層次需求，為了突破實(shí)際應(yīng)用壁壘、適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求，僅僅依靠由單層碳原子平面結(jié)構(gòu)石墨烯堆垛而成的石墨烯納米微片并不能有效的解決現(xiàn)存的技術(shù)問(wèn)題，因此對(duì)制備出具有可操控性石墨烯宏觀材料提出了要求。

目前研究主要針對(duì)于如何有效的從石墨烯分散液中得到自組裝宏觀可操作的石墨烯材料，常用的如冷凍干燥，水熱法，溶劑揮發(fā)自組裝，交聯(lián)組裝法等，這幾類(lèi)方法能夠快速有效的得到石墨烯宏觀材料，但是對(duì)于材料內(nèi)部石墨烯微片的排列方式并不能有效的控制，無(wú)法得到具有有序的微觀結(jié)構(gòu)的宏觀材料。

現(xiàn)有的研究中有利用氧化石墨烯的微弱磁性，將石墨烯在磁場(chǎng)作用下排列并固定，進(jìn)而控制石墨烯的排列方式，但氧化石墨烯的微弱磁性使得這種方法并不精準(zhǔn)也無(wú)法大量制造(ASC Nano,2014,5,4640-4649)；也有研究小組試圖利用氧化石墨烯溶液的液晶現(xiàn)象的有序性，控制組裝過(guò)程中石墨烯微片排列方式，但是在石墨烯與溶液的分離的過(guò)程中，很多未知的因素會(huì)影響原有液晶的排列方式(Nat.Commun.2:571doi:10.1038/ncomms1583(2011).)。所以現(xiàn)有的組裝技術(shù)上，只是單一或粗放的對(duì)于石墨烯納米材料的組裝，難以控制石墨烯納米微片的組裝和排列順序，導(dǎo)致材料組裝過(guò)程中形成的三維貫通的無(wú)序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而導(dǎo)致宏觀材料不能發(fā)揮最優(yōu)的機(jī)械及物理化學(xué)性能。

因此，如何大規(guī)模制備有序結(jié)構(gòu)的石墨烯宏觀材料對(duì)石墨烯材料的實(shí)際應(yīng)用具有重大意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料及其制備方法，本發(fā)明提供的制備方法能夠有效的控制石墨烯微片在組裝過(guò)程中排列方式，從而調(diào)控制備石墨烯宏觀材料，得到功能更加優(yōu)異的具有有序微觀結(jié)構(gòu)的石墨烯宏觀材料。

本發(fā)明提供了一種有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料的制備方法，包括以下步驟：

A)將氧化石墨烯溶液與電解質(zhì)混合后，得到混合溶液；

B)將上述步驟得到的混合溶液過(guò)濾后，得到混合石墨烯材料；

C)將上述步驟得到的混合石墨烯材料進(jìn)行冷凍干燥后，再在真空或保護(hù)性氣氛下，將上述步驟得到的混合石墨烯材料經(jīng)過(guò)退火后，得到有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料。

優(yōu)選的，所述氧化石墨烯溶液的濃度為0.1～3.5mg/mL。

優(yōu)選的，所述氧化石墨烯溶液的濃度為0.5～1.0mg/mL。

優(yōu)選的，所述電解質(zhì)包括強(qiáng)電解質(zhì)和/或弱電解質(zhì)。

優(yōu)選的，所述強(qiáng)電解質(zhì)包括鹵化物、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中的一種或多種；

所述弱電解質(zhì)包括碳酸鹽、堿金屬鹽、堿土金屬鹽、弱酸和弱堿中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述電解質(zhì)選自碳酸氫氨、碳酸銨、乙酸鎳、氯化鎳、氯化鉀、氯化鋇，硫酸、冰醋酸、氯化銨和氫氧化鈉中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述電解質(zhì)為弱電解質(zhì)時(shí)，所述混合溶液中所述電解質(zhì)與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比為(5～400)：1。

優(yōu)選的，所述電解質(zhì)為強(qiáng)電解質(zhì)時(shí)，所述混合溶液中所述電解質(zhì)與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比為(5～100)：1。

優(yōu)選的，所述退火的溫度為500～1000℃，所述退火的時(shí)間為0.5～10h。

優(yōu)選的，所述冷凍干燥的溫度為-100～-10℃；所述冷凍干燥的時(shí)間為12-48h。

本發(fā)明提供了一種有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料的制備方法，包括以下步驟，首先將氧化石墨烯溶液與電解質(zhì)混合后，得到混合溶液；然后將上述步驟得到的混合溶液過(guò)濾后，得到混合石墨烯材料；最后將上述步驟得到的混合石墨烯材料進(jìn)行冷凍干燥后，再在真空或保護(hù)性氣氛下，將上述步驟得到的混合石墨烯材料經(jīng)過(guò)退火后，得到有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用電解質(zhì)降低石墨烯材料構(gòu)筑過(guò)程中的非致密性，同時(shí)利用外界的抽濾作用，改變石墨烯片層的排列方式，得到石墨烯片有序可控的多孔石墨烯材料，改變了現(xiàn)有技術(shù)制備石墨烯材料結(jié)構(gòu)致密、無(wú)序的特點(diǎn)。本發(fā)明提供的制備方法能夠有效的控制石墨烯微片在組裝過(guò)程中排列方式，從而調(diào)控制備石墨烯宏觀材料，得到功能更加優(yōu)異的具有有序微觀結(jié)構(gòu)的石墨烯宏觀材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明制備的石墨烯材料結(jié)構(gòu)整齊有序，具有有序多孔的層狀堆疊結(jié)構(gòu)，且層與層之間的堆疊形成整齊有序的孔道。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的石墨烯材料的掃描電鏡圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備的石墨烯材料的掃描電鏡圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3制備的石墨烯材料的掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)發(fā)明權(quán)利要求的限制。

本發(fā)明所有原料，對(duì)其來(lái)源沒(méi)有特別限制，在市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的或按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)方法制備的即可。

本發(fā)明所有原料，對(duì)其純度沒(méi)有特別限制，本發(fā)明優(yōu)選采用分析純或電容器領(lǐng)域使用的常規(guī)純度。

本發(fā)明提供了一種有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料的制備方法，包括以下步驟：

A)將氧化石墨烯溶液與電解質(zhì)混合后，得到混合溶液；

B)將上述步驟得到的混合溶液過(guò)濾后，得到混合石墨烯材料；

C)將上述步驟得到的混合石墨烯材料進(jìn)行冷凍干燥后，再在真空或保護(hù)性氣氛下，將上述步驟得到的混合石墨烯材料經(jīng)過(guò)退火后，得到有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料。

本發(fā)明首先將氧化石墨烯溶液與電解質(zhì)混合后，得到混合溶液。

本發(fā)明對(duì)所述氧化石墨烯溶液沒(méi)有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的氧化石墨烯溶液即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述氧化石墨烯溶液的濃度優(yōu)選為0.1～3.5mg/mL，更優(yōu)選為0.5～3.0mg/mL，更優(yōu)選為1.0～2.0mg/mL，最優(yōu)選為1.25～1.75mg/mL；更特別的，當(dāng)本發(fā)明所述電解質(zhì)中陽(yáng)離子為3價(jià)時(shí)，所述氧化石墨烯溶液的濃度優(yōu)選為0.5～1.0mg/mL，更優(yōu)選為0.6～0.9mg/mL，最優(yōu)選為0.7～0.8mg/mL。

本發(fā)明對(duì)所述氧化石墨烯沒(méi)有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的氧化石墨烯即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整。

本發(fā)明對(duì)所述氧化石墨烯溶液的來(lái)源沒(méi)有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的氧化石墨烯溶液的來(lái)源即可，可以市售購(gòu)得也可以按照常規(guī)的制備方法制備，本發(fā)明所述氧化石墨烯來(lái)源優(yōu)選為由氧化石墨水溶液經(jīng)超聲分散后得到；本發(fā)明對(duì)所述氧化石墨沒(méi)有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的氧化石墨即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述氧化石墨優(yōu)選由鱗片石墨制備后得到，更具體優(yōu)選為片徑(尺寸)大于等于50μm的鱗片石墨制備后得到，也可以為大于等于60μm的鱗片石墨，也可以為大于等于70μm的鱗片石墨，或者大于等于90μm的鱗片石墨。本發(fā)明對(duì)所述超聲分散的條件沒(méi)有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的超聲分散的條件即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述超聲分散的功率優(yōu)選為小于等于200W，更優(yōu)選為小于等于180W，更優(yōu)選為小于等于150W，最優(yōu)選為小于等于120W；所述超聲分散的時(shí)間優(yōu)選為小于等于2h，更優(yōu)選為小于等于1.5h，最優(yōu)選為小于等于1h。

本發(fā)明對(duì)所述電解質(zhì)沒(méi)有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的電解質(zhì)即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述電解質(zhì)優(yōu)選包括強(qiáng)電解質(zhì)或弱電解質(zhì)，所述強(qiáng)電解質(zhì)優(yōu)選包括鹵化物、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中的一種或多種；所述弱電解質(zhì)優(yōu)選包括碳酸鹽、堿金屬鹽、堿土金屬鹽、弱酸和弱堿中的一種或多種；更優(yōu)選為碳酸鹽、堿金屬鹽、堿土金屬鹽、鹵化物、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、弱酸和弱堿中的一種或多種，更優(yōu)選為碳酸鹽、堿金屬鹽、鹵化物、強(qiáng)堿或弱堿中的一種或多種；更具體優(yōu)選自所述電解質(zhì)選自碳酸氫氨、碳酸銨、乙酸鎳、氯化鎳、氯化鉀、氯化鋇，硫酸、冰醋酸、氯化銨和氫氧化鈉中的一種或多種，更具體為碳酸氫氨、碳酸銨、乙酸鎳、氯化鎳、氯化鉀或氫氧化鈉。需要特別說(shuō)明的是，本發(fā)明所述電解質(zhì)的陰陽(yáng)離子為弱電解質(zhì)時(shí)，但陽(yáng)離子不能為水解為氫氧化物的弱電解質(zhì)，如Al³⁺，F(xiàn)e²⁺，F(xiàn)e³⁺等。

本發(fā)明對(duì)所述電解質(zhì)加入形式的沒(méi)有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述電解質(zhì)可以為電解質(zhì)或電解質(zhì)溶液，更優(yōu)選為電解質(zhì)溶液。

本發(fā)明對(duì)所述電解質(zhì)的加入量沒(méi)有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述電解質(zhì)為弱電解質(zhì)時(shí)，所述混合溶液中所述電解質(zhì)與所述氧化石墨烯的質(zhì)量比優(yōu)選為(5～400)：1，更優(yōu)選為(10～250)：1，更優(yōu)選為(25～75)：1，最優(yōu)選為(30～50)：1；所述電解質(zhì)為強(qiáng)電解質(zhì)時(shí)，所述電解質(zhì)在混合溶液中與氧化石墨烯的質(zhì)量比優(yōu)選為(5～100)：1，更優(yōu)選為(5～75)：1，更優(yōu)選為(10～50)：1，最優(yōu)選為(20～45)：1。

本發(fā)明對(duì)所述混合沒(méi)有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的混合方式和條件即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述混合優(yōu)選為攪拌混合；所述混合的時(shí)間優(yōu)選為大于1h，更優(yōu)選為1～2h，特別的，對(duì)于碳酸氫氨類(lèi)的容易分解或者有弱還原性的電解質(zhì)，防止改變氧化石墨烯的分散行為，攪拌時(shí)間不能大于2h。

本發(fā)明隨后將上述步驟得到的混合溶液過(guò)濾后，得到混合石墨烯材料。

本發(fā)明所述過(guò)濾優(yōu)選為在外界壓力場(chǎng)作用下過(guò)濾；本發(fā)明對(duì)所述在外界壓力場(chǎng)作用下過(guò)濾沒(méi)有特別的定義，優(yōu)選是指在具有壓力差的條件下進(jìn)行過(guò)濾，具體優(yōu)選為抽濾或是壓濾，更優(yōu)選為抽濾。本發(fā)明對(duì)所述過(guò)濾的裝置沒(méi)有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的利用外界壓力場(chǎng)，即存在壓力差的過(guò)濾設(shè)備均可，具體優(yōu)選為抽濾裝置、制紙機(jī)或者壓濾裝置，更優(yōu)選為砂芯抽濾裝置。本發(fā)明對(duì)所述過(guò)濾、抽濾或壓濾的濾膜濾芯的選擇沒(méi)有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的過(guò)濾、抽濾或壓濾石墨烯材料的常規(guī)設(shè)置即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述濾膜優(yōu)選為聚偏氟乙烯濾膜、混合纖維樹(shù)脂膜和陽(yáng)極氧化鋁膜中的一種或多種；本發(fā)明所述濾芯優(yōu)選為PP濾芯、陶瓷濾芯、樹(shù)脂濾芯和玻璃砂芯中的一種或多種。本發(fā)明對(duì)所述過(guò)濾的壓力、溫度和時(shí)間等條件沒(méi)有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的上述過(guò)濾條件的常規(guī)設(shè)置即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明優(yōu)選依據(jù)溶液體積和離子強(qiáng)度而有所調(diào)整，所述抽濾的壓力優(yōu)選為0.05～0.5MPa，更優(yōu)選為0.1～0.45MPa，更優(yōu)選為0.15～0.4MPa，最優(yōu)選為0.2～0.3MPa。本發(fā)明為防止抽濾過(guò)程引起石墨烯結(jié)構(gòu)的塌縮，所述抽濾的時(shí)間/量?jī)?yōu)選小于等于10min/mL，更優(yōu)選為小于等于8min/mL，更優(yōu)選為小于等于5min/mL。本發(fā)明所述過(guò)濾的過(guò)程的結(jié)束點(diǎn)，優(yōu)選以表面溶液無(wú)明顯流動(dòng)性為標(biāo)準(zhǔn)。

在實(shí)際應(yīng)用中的石墨烯宏觀材料，不僅需要對(duì)石墨烯納米微片有效緊密的結(jié)合，也要根據(jù)不同的應(yīng)用需求，對(duì)石墨烯納米微片相互間的堆疊行為具有一定的可控性。石墨烯組裝過(guò)程一般分為兩個(gè)方面，一是對(duì)石墨烯納米微片的組裝和排列，另一是將石墨烯材料與溶劑的分離。但是現(xiàn)有的組裝技術(shù)上，難以控制石墨烯納米微片的組裝和排列，只是單一或粗放的對(duì)于石墨烯納米材料的組裝，導(dǎo)致材料組裝過(guò)程中形成的三維貫通的無(wú)序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不能發(fā)揮最優(yōu)機(jī)械性能。因而，本發(fā)明利用抽濾過(guò)程中壓力場(chǎng)對(duì)于石墨烯微片有序排列的方式，另外被微弱交聯(lián)的氧化石墨烯混合溶液在抽濾過(guò)程中會(huì)逐漸凝膠而固定有序排列的石墨烯微片，從而達(dá)到調(diào)控石墨烯微片的排列方式。

本發(fā)明經(jīng)過(guò)上述步驟制備得到了混合石墨烯材料，即氧化石墨烯/電解質(zhì)的混合材料，最后將上述步驟得到的混合石墨烯材料進(jìn)行冷凍干燥后，再在真空或保護(hù)性氣氛下，將上述步驟得到的混合石墨烯材料經(jīng)過(guò)退火后，得到有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料。

本發(fā)明對(duì)所述冷凍干燥的條件沒(méi)有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的冷凍干燥的條件即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明為提高最終產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的有序性，所述冷凍干燥的溫度優(yōu)選為-100～-10℃，更優(yōu)選為-90～-30℃，更優(yōu)選為-90～-50℃，最優(yōu)選為-85～-75℃。本發(fā)明所述冷凍干燥的時(shí)間優(yōu)選為12-48小時(shí)，更優(yōu)選為20-40小時(shí)，最優(yōu)選為24-36小時(shí)。特別的，冷凍時(shí)優(yōu)選使用液氮等能夠迅速提供低溫的冷凍條件。

本發(fā)明對(duì)所述保護(hù)性氣氛沒(méi)有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的保護(hù)性氣氛即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述保護(hù)性氣氛優(yōu)選為惰性氣體和/或氮?dú)?，更?yōu)選為氬氣。本發(fā)明對(duì)所述退火的條件沒(méi)有特別限制，以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的此類(lèi)材料退火的常規(guī)設(shè)置即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、產(chǎn)品要求及質(zhì)量要求進(jìn)行選擇和調(diào)整，本發(fā)明所述退火的溫度優(yōu)選為500～1000℃，更優(yōu)選為800～1000℃，最優(yōu)選為800～900℃；所述退火的時(shí)間優(yōu)選為1～3h，更優(yōu)選為1.5～2.5h。特別的，退火過(guò)程中，當(dāng)電解質(zhì)屬于易分解類(lèi)型，產(chǎn)生大量水和二氧化碳的類(lèi)型時(shí)，本發(fā)明優(yōu)選采用較低的升溫速度，并且在200～400℃區(qū)域進(jìn)行保溫處理，從而提高整體結(jié)構(gòu)的完整性和石墨烯材料的完整性。

本發(fā)明上述步驟提供了一種有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料的制備方法，一方面采用電解質(zhì)在制備石墨烯宏觀材料的基礎(chǔ)能使孔結(jié)構(gòu)有序性增加，使得多孔石墨烯結(jié)構(gòu)有序可控；另一方面由于使用了外界壓力場(chǎng)作用下過(guò)濾的方式，改變了現(xiàn)有技術(shù)制備石墨烯材料結(jié)構(gòu)致密，制備時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。本發(fā)明提供的制備方法能夠有效的控制石墨烯微片在組裝過(guò)程中排列方式，從而調(diào)控制備石墨烯宏觀材料，得到功能更加優(yōu)異的具有有序微觀結(jié)構(gòu)的石墨烯宏觀材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明制備的石墨烯材料結(jié)構(gòu)整齊有序，具有有序多孔的層狀堆疊結(jié)構(gòu)，且層與層之間的堆疊形成整齊有序的孔道。由圖2可以看出，本發(fā)明的石墨烯材料切面上具有整齊有序的類(lèi)蜂窩狀孔洞或蜂窩狀孔道；另一種切面，即石墨烯納米片層組裝時(shí)，單一片層的平面上的結(jié)構(gòu)為有序的類(lèi)平面結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明對(duì)上述具有有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料的具體應(yīng)用沒(méi)有特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況、原料選擇及性能要求進(jìn)行選擇和調(diào)整。本發(fā)明中優(yōu)選采用不同的電解質(zhì)來(lái)進(jìn)行選擇，采用能高溫分解的電解質(zhì)材料則能夠優(yōu)選制備純凈的有序多孔的石墨烯材料，而采用其他金屬鹽電解質(zhì)溶液，則在退火處理后優(yōu)選作為鋰電池、鈉離子電池的電極材料。

為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料(石墨烯復(fù)合材料)及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例是在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍也不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

1.取0.1mg/mL氧化石墨烯溶液，按照氧化石墨烯與碳酸氫銨質(zhì)量比1：400量取碳酸氫銨，加入到去離子水中，攪拌，使碳酸氫氨完全溶解，得到混合溶液。

2.將混合溶液。倒入砂芯抽濾裝置中，0.5MPa壓力下抽濾成膜。

3.將上述材料在-60℃冷凍干燥12h，得到氧化石墨烯/碳酸氫氨的混合石墨烯材料，再置于氬氣保護(hù)氣氛的管式爐中800℃退火10h，得到有序多孔的石墨烯材料。

對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1制備的有序多孔的石墨烯材料進(jìn)行檢測(cè)，參見(jiàn)圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的石墨烯材料的掃描電鏡圖。由圖1可知，本發(fā)明制備的具有有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料結(jié)構(gòu)整齊有序，切面具有有序多孔的層狀堆疊結(jié)構(gòu)，且層與層之間的堆疊形成整齊有序的孔道。

實(shí)施例2

1.取1.0mg/mL氧化石墨烯溶液，按照氧化石墨烯與氫氧化鉀質(zhì)量比1：5量取氫氧化鉀，加入到去離子水中，攪拌，使氫氧化鉀完全溶解，得到混合溶液。

2.將混合溶液倒入砂芯抽濾裝置中，0.05MPa壓力下抽濾成膜。

3.將上述材料在-10℃冷凍干燥20h，得到氧化石墨烯/氫氧化鉀的混合石墨烯材料，再置于氬氣保護(hù)氣氛的管式爐中900℃退火1.5h，得到有序多孔的石墨烯材料。

對(duì)本發(fā)明實(shí)施例2制備的有序多孔的石墨烯材料進(jìn)行檢測(cè)，參見(jiàn)圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制備的石墨烯材料的掃描電鏡圖。

實(shí)施例3

1.取0.5mg/mL氧化石墨烯溶液，按照氧化石墨烯與氯化鎳質(zhì)量:1：25量取氯化鎳，加入到去離子水中，攪拌，使氯化鎳完全溶解，得到混合溶液。

2.將混合溶液倒入壓濾裝置中，0.10MPa壓力下抽濾成膜。

3.將上述材料在-30℃冷凍干燥36h，得到氧化石墨烯/氯化鎳的混合石墨烯材料，再置于氬氣保護(hù)氣氛的管式爐中700℃退火2.0h，得到有序多孔的石墨烯材料。

對(duì)本發(fā)明實(shí)施例3制備的有序多孔的石墨烯材料進(jìn)行檢測(cè)，參見(jiàn)圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例3制備的石墨烯材料的掃描電鏡圖。

實(shí)施例4

1.取1.75mg/mL氧化石墨烯溶液，按照氧化石墨烯與冰醋酸(98％)質(zhì)量比1：5量取冰醋酸(98％)，加入到去離子水中，攪拌，使冰醋酸稀釋完全，得到混合溶液。

2.將混合溶液倒入制紙機(jī)中，0.20MPa壓力下抽干至成膜。

3.將上述材料在-100℃冷凍干燥48h，得到氧化石墨烯/冰醋酸的混合石墨烯材料，再置于氬氣保護(hù)氣氛的管式爐中500℃退火0.5h，得到有序多孔的石墨烯材料。

實(shí)施例5

1.取0.1mg/mL氧化石墨烯溶液，按照氧化石墨烯與氯化鈉質(zhì)量比1：100量取氯化鈉，加入到去離子水中，攪拌，使氯化鈉完全溶解，得到混合溶液。

2.將混合溶液倒入制紙機(jī)中，0.15MPa壓力下抽干成膜。

3.將上述材料在-10℃冷凍干燥24h，得到氧化石墨烯/氯化鈉的混合石墨烯材料，再置于氬氣保護(hù)氣氛的管式爐中600℃退火10h，得到有序多孔的石墨烯材料。

以上對(duì)本發(fā)明提供的一種有序結(jié)構(gòu)的石墨烯材料及其制備方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員都能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，和實(shí)施任何結(jié)合的方法。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明專(zhuān)利保護(hù)的范圍通過(guò)權(quán)利要求來(lái)限定，并可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的其他實(shí)施例。如果這些其他實(shí)施例具有不是不同于權(quán)利要求文字表述的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的文字表述無(wú)實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，那么這些其他實(shí)施例也應(yīng)包含在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。