[发明专利]一种用生物质资源作为碳源的3D-石墨烯材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种用生物质资源作为碳源的3D‑石墨烯材料的制备方法，步骤如下：⑴将生物质溶解在水溶液中，搅拌使其溶解后，加入水溶性无机盐，继续搅拌至其形成均匀的溶液，将上述液体滴定到有机溶剂中，得到白色固体，于真空干燥箱中干燥，即得到生物质和盐的混合物；⑵物放入管式炉中碳化，将碳化后的样品分散在水中，过滤，得到黑色固体，即得3D‑石墨烯材料。本发明方法制得的3D石墨烯材料水溶性好、比表面积大、电导率高，材料片层厚度均匀,约为1～2nm，对染料废水中污染物具有较强的吸附性能，对有机染料甲基紫或亚甲蓝具有较强的吸附性能，对近红外光具有较好的吸收性并能将其转化成热能。

技术领域

本发明属于功能化材料制备技术领域，尤其是一种用生物质资源作为碳源的3D-石墨烯材料的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由sp2杂化碳构成蜂窝状的2D平面碳材料，因其具有良好的物理或化学性质，如电导率高、柔韧性好、比表面积大和近红外光热转化，广泛地应用于电池、水体净化等领域。3D石墨烯是指石墨烯片层间相互连接成三维网状结构，这种三维结构解决单片石墨烯间的堆叠的同时又产生出大量的多层次通道，非常有利于传质、吸附和负载。

目前，制备3D石墨烯的方法多种多样，包括以金属泡沫作为模板的化学气相沉积法(CVD)和通过氧化石墨烯(GO)自组装成3D结构。但是这些方法操作复杂，制作成本高。近年来用生物质作为碳源制备石墨烯成为石墨烯制备中新的一员，但是目前市场上还没有相关的产品是以生物质作为碳源制备出三维结构的石墨烯，因此制作一种用生物质资源作为碳源的3D-石墨烯是非常必要的。

通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。

发明内容

本发明目的在于现有技术的不足之处，提供一种用生物质资源作为碳源的3D-石墨烯材料的制备方法，该方法生物相容性好、方法简单，制得的3D-石墨烯材料具有较高的电导率，对近红外光具有很好的吸收性和对甲基紫及亚甲蓝染料具有很好的吸附性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用生物质资源作为碳源的3D-石墨烯材料的制备方法，步骤如下：

⑴将生物质溶解在水溶液中，搅拌使其溶解后，加入水溶性无机盐，继续搅拌至其形成均匀的溶液，将上述液体滴定到有机溶剂中，得到白色固体，于真空干燥箱中干燥，即得到生物质和盐的混合物；

其中，所述生物质：盐的质量比为1:1～1:10；

⑵将步骤⑴中生物质和盐的混合物放入管式炉中碳化，将碳化后的样品分散在水中，过滤，得到黑色固体，即得3D-石墨烯材料。

而且，所述步骤⑴中生物质为水溶性生物分子。

而且，所述水溶性生物分子为氨基酸或糖。

而且，所述步骤⑴中搅拌温度为常温，20～30℃。

而且，所述步骤⑴中水溶性无机盐为硫酸铜或硫酸钠或氯化钾或氯化钠。

而且，所述步骤⑴中有机溶剂为与水互溶的有机溶剂。

而且，所述与水互溶的有机溶剂为乙醇或异丙醇或甲醇。

而且，所述步骤⑴中滴定时用注射泵滴定到有机溶剂中，且注射泵滴定速度为200-1000ul/min。

而且，所述步骤⑴中干燥的具体条件为80～120℃，4～12小时。

而且，所述步骤⑵中管式炉中碳化时，管式炉的升温程序为：

以1～5℃/min从室温升到200～500℃并且维持1～2小时,再以1～5℃/min升温到500～900℃，维持1～2小时。

本发明取得的优点和积极效果为：