本技术涉及一种多孔石墨烯的制备技术,通过将石墨粉分散于溶液中,利用高速湍流处理石墨分散液,随后进行离心分离,以获得多孔石墨烯。该方法提高了制备效率和材料性能,适用于石墨烯材料的工业化生产。
背景技术
多孔石墨烯(porous graphene,PG)是一种石墨烯的新型衍生物。PG的多孔形貌是部分石墨烯碳原子从晶格中被移除或者转移到表面而留下的空位,其本质上是一种缺陷,对石墨烯进行高能粒子辐射、化学处理等操作都会导致这种缺陷的产生。在石墨烯上制造孔洞,不仅可以保留石墨烯的优良性质,还可以产生许多不同于传统石墨烯的特有性质,如可筛分不同尺寸的离子和分子、开放的能带间隙、坚韧的机械性能和超大的比表面积等。因此,相较于石墨烯,PG在物质运输、电化学储能、催化等领域具有更加广泛的应用前景。
目前关于PG已知的制备方法主要有粒子刻蚀法、化学刻蚀法、3D模板法和热处理法等。其中粒子刻蚀法虽然可以得到高质量PG结构,但是其操作成本高昂,在批量制备方面存在局限性;化学刻蚀法利用氧化还原原理可以实现批量制备,但是制备过程中化学试剂的使用和氧化还原反应的发生会在PG结构中引入其它缺陷,影响导电性和机械性能,而且发生氧化还原反应需要的强酸强碱试剂会对设备和环境产生不良影响;3D模板法制备的PG结构缺陷少而且3D结构可以避免PG片层发生团聚现象,但是该方法需要严格控制高温真空等苛刻环境条件,在批量制备方面有待进一步发展;热处理法制备出的PG结构具有良好的吸附性和再生性,但是常会掺杂其它元素或者化合物。
综合以上论述可知,常见的PG材料制备方法在制备成本、操作简便性、生产规模、产率等方面不可兼得,因此开发出一种操作环境相对温和、可实现一步化批量生产、具备环境友好性的高质量PG制备方法尤为重要。
实现思路