本發(fā)明涉及炭材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種制備介孔石墨烯的方法。
背景技術(shù)：
石墨烯是一種二維炭材料，是已知的世上最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10～8Ω·m，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發(fā)展更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實(shí)質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。
目前，制備石墨烯的方法主要有機(jī)械剝離法、氧化還原法等。機(jī)械玻璃法的局限性在于，所得產(chǎn)物為不同層數(shù)石墨烯的混合物，難以大規(guī)模制備單層石墨烯；氧化還原法普遍使用氯系和錳系的氧化劑，制備時間長達(dá)十余個小時，會產(chǎn)生有毒氣體和重金屬污染，氧化錳等中間體也容易發(fā)生爆炸。
介孔石墨烯因其片層中具有納米尺寸的空洞，使得其在作為能源、催化或吸附材料時，不僅具有較高的比表面積，同時還有很好的傳質(zhì)效率，相比石墨烯充分發(fā)揮了二維納米片層材料的優(yōu)勢。但目前多孔石墨烯的制備方法主要采用碳質(zhì)材料與活化劑高溫爐處理法制備，對設(shè)備要求比較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供一種制備介孔石墨烯的方法，能夠簡便快捷、安全環(huán)保地生產(chǎn)質(zhì)量好、產(chǎn)率高、低成本的介孔石墨烯材料。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種制備介孔石墨烯的方法，包括以下步驟：
將炭材料與活化劑混合后，經(jīng)微波輻射處理反應(yīng)制得介孔石墨烯，將所述介孔石墨烯在酸液中進(jìn)行清洗。
本發(fā)明的有益效果為：該方法利用微波輻射處理制備介孔石墨烯，并用酸液進(jìn)行清洗后即得到最終的介孔石墨烯產(chǎn)品，該方法工藝簡單，所涉及的設(shè)備并不復(fù)雜，簡便快捷、安全環(huán)保，且生產(chǎn)質(zhì)量好、產(chǎn)率高，可實(shí)現(xiàn)低成本制備介孔石墨烯材料。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的利用微波法制備介孔石墨烯的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明實(shí)施例提供一種制備介孔石墨烯的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
將炭材料與活化劑混合成混合物，將上述混合物經(jīng)微波輻射處理反應(yīng)制得介孔石墨烯，將所述介孔石墨烯在酸液中進(jìn)行清洗。其中，活化劑與所述炭材料的質(zhì)量比為1：50～50：1。
上述方法中，炭材料采用石墨烯或氧化石墨烯；活化劑為金屬氧化物或金屬氫氧化物，其中，金屬氧化物包括：氧化鐵、氧化銅、氧化鋅、氧化鈣中的一種或多種；金屬氫氧化物包括：氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化鐵、氫氧化銅、氫氧化鋅、氫氧化鈣中的一種或多種。
上述方法中，制得的介孔石墨烯的孔徑為1～20nm。
上述方法中，將炭材料與活化劑混合制成混合物為：將炭材料分散在活化劑溶液中形成混合溶液，混合溶液濃度為1mol/L～10mol/L，將混合溶液經(jīng)干燥制得炭材料與活化劑的混合物，干燥溫度為0～100℃?；蛘?，將炭材料與活化劑混合研磨后直接得到炭材料與活化劑的混合物。
上述方法中，微波功率為100～1000W，微波輻射處理反應(yīng)時間為10s～1h。
優(yōu)選的，微波輻射處理是在惰性氣體或真空條件下進(jìn)行；惰性氣體采用氮?dú)?、氬氣、氦氣中的一種或幾種。
優(yōu)選的，上述方法中，將介孔石墨烯在酸液中進(jìn)行清洗步驟，所采用的酸液為：鹽酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液中的一種或幾種。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明制備制備介孔石墨烯的方法做進(jìn)一步說明。
本實(shí)施例提供一種制備介孔石墨烯的方法，如圖1所示，包括以下步驟：
(1)將炭材料與活化劑混合成混合物：
將炭材料與經(jīng)溶液法或固體法混合制備混合物，炭材料與活化劑的質(zhì)量比為1:50～50:1。
上述炭材料包括：石墨烯、氧化石墨烯中的一種或兩種；
上述活化劑為金屬氧化物或金屬氫氧化物；其中，金屬氧化物選自：氧化鐵、氧化銅、氧化鋅、氧化鈣中的一種或多種；金屬氫氧化物選自：氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化鐵、氫氧化銅、氫氧化鋅、氫氧化鈣中的一種或多種。
如以金屬氫氧化物作為活化劑，則制做炭材料與活化劑的混合物是：將炭材料分散在金屬氫氧化物溶液中，溶液濃度為1mol/L～10mol/L，將溶液經(jīng)干燥制得炭材料與活化劑的混合物，干燥溫度為0～100℃。
(2)制備介孔石墨烯：
將上述步驟(1)得到的炭材料與活化劑的混合物進(jìn)行微波輻射處理，得到介孔石墨烯；
上述微波輻射處理中，微波的功率為100W～1000W，處理時間為2s～1h；
所述微波輻射處理是在惰性氣體或真空條件下進(jìn)行的。所述惰性氣體為氮?dú)狻鍤?、氦氣中的一種或幾種。
(3)酸處理介孔石墨烯：
將上述步驟(2)制得的介孔石墨烯再酸液中進(jìn)行清洗，所述酸液包括鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸的一種或多種。
本發(fā)明在制備介孔石墨烯的過程中，將炭材料與活化劑(采用金屬氫氧化物或金屬化合物)充分接觸，并利用微波輻射處理，處理方式簡單快捷，涉及的設(shè)備并不復(fù)雜，最終得到介孔石墨烯的孔直徑為1nm～20nm，實(shí)現(xiàn)了低成本制備介孔石墨烯。
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明介孔石墨烯的制備方法進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。
實(shí)施例1
將0.5g氧化石墨烯、4g氫氧化鉀和100mL水?dāng)嚢杈鶆?，制成漿料，將該漿料在真空烘箱10～100℃干燥后得到氧化石墨烯與氫氧化鉀的混合物；
將上述得到的混合物在微波爐中，在惰性氣氛中加熱2s～1h，反應(yīng)結(jié)束后得到的產(chǎn)物即為介孔石墨烯；
將得到的產(chǎn)物介孔石墨烯在稀鹽酸中處理，洗凈干燥，即得到最終的介孔石墨烯。
實(shí)施例2
將0.5g氧化石墨烯、4g氫氧化鋅和100mL水?dāng)嚢杈鶆?，制成漿料，將該漿料在真空烘箱10～100℃干燥后得到氧化石墨烯與氫氧化鋅的混合物；
將上述得到的混合物在微波爐中，在惰性氣氛中加熱2s～1h，反應(yīng)結(jié)束后得到產(chǎn)物即為介孔石墨烯；
將上述得到的產(chǎn)物介孔石墨烯在稀鹽酸中處理，洗凈干燥，即得到最終的介孔石墨烯。
實(shí)施例3
將0.5g氧化石墨烯、4g氫氧化鉀混合研磨，制成混合物；
將上述制得的混合物在微波爐中，在惰性氣氛中加熱2s～1h，反應(yīng)結(jié)束后得到產(chǎn)物即為介孔石墨烯；
將上述得到產(chǎn)物介孔石墨烯在稀鹽酸中處理，洗凈干燥，即得到最終的介孔石墨烯。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。