[发明专利]石墨烯/碳纳米管复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

氧化石墨/碳纳米管复合体系的制备；和

还原所得氧化石墨/碳纳米管复合体系。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨/碳纳米管复合体系的制备方法为：

在石墨的氧化反应过程中加入碳纳米管粉末，反应结束后洗涤、干燥得到氧化石墨/碳纳米管复合体系。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨/碳纳米管复合体系的制备方法为：

S1：利用浓硫酸氧化石墨；

S2：向S1得到的反应体系中加入高锰酸钾进一步氧化石墨，在氧化反应过程中向反应体系加入碳纳米管粉末；

S3：向S2得到的反应体系中加入双氧水，反应结束后得到氧化石墨/碳纳米管复合溶液；和

S4：对所得氧化石墨/碳纳米管复合溶液进行洗涤、干燥。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

所述S1中，所述浓硫酸的浓度为98％；所述石墨与浓硫酸的质量比为1：(20-50)，优选1:30；

和/或，所述S1的反应条件为：在冰水浴中，100-300rpm搅拌条件下混合所述石墨和浓硫酸，反应10-30min；优选地，150rpm搅拌条件下混合反应20min。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

所述S2中，所述石墨与高锰酸钾的质量比为1：(2-4)，优选1:2；

和/或，所述S2中，所述石墨与碳纳米管粉末的质量比为(1-15)：1，优选8:1；

和/或，所述S2的反应条件为：在100-300rpm搅拌条件下，向S1得到的反应液中加入高锰酸钾，加入过程控制反应体系的温度为10-20℃，高锰酸钾加入完毕后升温至25-35℃下保温1-2h；保温结束后向反应体系加入碳纳米管，再使反应体系在25-35℃下继续保温30min-2h；

优选地，在冰水浴中，200rpm搅拌条件下向所述S1的反应体系中加入所述高锰酸钾；和/或

优选地，再使反应体系在30℃下继续保温60min。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述S3的具体操作方法为：

搅拌下，先向S2得到的反应体系中加入水，控制体系的温度为10-80℃，继续保持搅拌下保温40-80min；再向反应体系中加入双氧水，保温20-40min，停止加热，即得到氧化石墨/碳纳米管复合溶液；

其中所述水的量按照石墨：水＝1g：(24-60)mL的量添加，优选石墨：水＝1g：40mL；和

其中所述双氧水的量按照石墨：双氧水＝(1-5)g：1mL的量添加，优选石墨：双氧水＝2g：1mL。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

所述S4中，所述对所得氧化石墨/碳纳米管复合溶液进行洗涤、干燥的具体操作方法为：

用盐酸溶液对所得氧化石墨/碳纳米管复合溶液进行洗涤，然后进行干燥；

其中所述盐酸溶液中盐酸：水的体积比为1:(5-10)，优选盐酸：水的体积比为1:7；

其中所述洗涤方式采用离心或抽滤中的一种或其组合；其中所述离心的转速为3000-6000rpm，离心时间为15-30min，优选5000rpm，时间为20min；优选地，所述洗涤方式采用抽滤方式，直至手摸物料不沾；

其中所述洗涤次数为3-5次，每次使用所述盐酸溶液200-500ml，优选地，所述洗涤次数为5次，每次使用所述盐酸溶液300ml；和

其中所述干燥的方式为使用鼓风烘箱，干燥的温度为60-80℃，优选80℃。