本發(fā)明屬于碳材料技術領域，尤其涉及一種利用玉米秸稈制備石墨烯的方法。

背景技術：

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料。是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被認為是假設性的結(jié)構(gòu)，無法單獨穩(wěn)定存在，直至2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈等人成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在，兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實驗”為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學獎

石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導熱系數(shù)高達5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過納米碳管或硅晶體，而電阻率只約10^-6Ω·cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。因為它的電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發(fā)展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實質(zhì)上是一種透明、良好的導體，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，可采用多種方法制備得到石墨烯材料粉體，如機械剝離法、氧化-還原法、晶體外延生長法、化學氣相沉積法、有機合成法和剝離碳納米管法等。在這些方法中，機械剝離法和外延生長法制備效率很低，難以滿足大規(guī)模的需要。化學氣相沉積法雖然可以獲得大尺寸連續(xù)的石墨烯薄膜，但適用于微納電子器件或透明導電薄膜，卻不能滿足儲能材料及功能復合材料領域的大規(guī)模需求。氧化-還原法制備石墨烯材料粉體較為容易實現(xiàn)，是制備石墨烯材料粉體的常用方法，但是該方法在制備石墨烯的過程中使用大量強酸和氧化劑，對石墨烯表面破壞嚴重，并且容易污染環(huán)境，因此不適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的石墨烯制備。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種利用玉米秸稈制備石墨烯的方法，本發(fā)明提供的石墨烯的制備方法以玉米秸稈為原料，制備方法對環(huán)境污染較小，有利于石墨烯的工業(yè)化發(fā)展。

本發(fā)明提供了一種利用玉米秸稈制備石墨烯的方法，包括以下步驟：

（1）利用玉米秸稈去葉除芯自動機對玉米秸稈進行預處理，去除葉和秸稈芯，對秸稈進行粉碎得到預處理的玉米秸稈；

（2）將粉碎的玉米秸稈與化學溶劑相混合，中間添加催化劑；

（3）將上述處理過的玉米秸稈進行高溫加熱，而后經(jīng)超高壓處理得到石墨烯。

所述步驟（2）中的化學溶劑為硝酸或硫酸中的一種或者兩種溶劑的任意配比。

所述步驟（2）中的催化劑為硅酸，其添加量與玉米秸稈的質(zhì)量比為：（0.001-0.01）：1。

所述步驟（3）中的高溫加熱程序為：100℃保溫1h；250℃保溫1-2h；550℃保溫2-4h；850℃保溫16-20h。

所述步驟（3）中的超高壓條件為：壓力400-600 MPa、保壓時間25-60 min、加壓溫度50-85℃。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

（1）按照本專利方案所述的制備方法制備得到石墨烯特性為：石墨烯的比表面積為1800～3000cm³/g；石墨烯的孔徑為1～18nm；

（2）本專利以玉米秸稈為原料制備石墨烯，使得玉米秸稈得到較好的處理，并大大提高了玉米秸稈的附加值，有助于我國農(nóng)村經(jīng)濟的快速提升。

具體實施方式

本實施例是對本專利的進一步說明而不是對本專利的限制。

實施例1

（1）利用玉米秸稈去葉除芯自動機對玉米秸稈進行預處理，去除葉和秸稈芯，對秸稈進行粉碎得到預處理的玉米秸稈；

（2）將粉碎的玉米秸稈與化學溶劑相混合，中間添加催化劑；

（3）將上述處理過的玉米秸稈進行高溫加熱，而后經(jīng)超高壓處理得到石墨烯。

所述步驟（2）中的化學溶劑為硝酸。

所述步驟（2）中的催化劑為硅酸，其添加量與玉米秸稈的質(zhì)量比為： 0.001：1。

所述步驟（3）中的高溫加熱程序為：100℃保溫1h；250℃保溫1h；550℃保溫2h；850℃保溫16h。

所述步驟（3）中的超高壓條件為：壓力400 MPa、保壓時間25 min、加壓溫度50℃。

實施例2

（1）利用玉米秸稈去葉除芯自動機對玉米秸稈進行預處理，去除葉和秸稈芯，對秸稈進行粉碎得到預處理的玉米秸稈；

（2）將粉碎的玉米秸稈與化學溶劑相混合，中間添加催化劑；

（3）將上述處理過的玉米秸稈進行高溫加熱，而后經(jīng)超高壓處理得到石墨烯。

所述步驟（2）中的化學溶劑為硫酸。

所述步驟（2）中的催化劑為硅酸，其添加量與玉米秸稈的質(zhì)量比為：0.005：1。

所述步驟（3）中的高溫加熱程序為：100℃保溫1h；250℃保溫2h；550℃保溫4h；850℃保溫20h。

所述步驟（3）中的超高壓條件為：壓力500 MPa、保壓時間40 min、加壓溫度65℃。

實施例3

（1）利用玉米秸稈去葉除芯自動機對玉米秸稈進行預處理，去除葉和秸稈芯，對秸稈進行粉碎得到預處理的玉米秸稈；

（2）將粉碎的玉米秸稈與化學溶劑相混合，中間添加催化劑；

（3）將上述處理過的玉米秸稈進行高溫加熱，而后經(jīng)超高壓處理得到石墨烯。

所述步驟（2）中的化學溶劑為硝酸和硫酸的混合液，其質(zhì)量比為1:1。

所述步驟（2）中的催化劑為硅酸，其添加量與玉米秸稈的質(zhì)量比為：0.002：1。

所述步驟（3）中的高溫加熱程序為：100℃保溫1h；250℃保溫1.5h；550℃保溫3h；850℃保溫18h。

所述步驟（3）中的超高壓條件為：壓力600 MPa、保壓時間60 min、加壓溫度85℃。