[发明专利]一种具有规则排布孔结构的石墨烯材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有规则排布孔结构的石墨烯材料，包括：A)提供具有规则排布孔结构的模板材料；B)在所述模板材料上复合石墨烯材料；C)采用化学腐蚀或者激光处理的方式在石墨烯材料上制备具有规则排布的孔结构；D)去除模板，得到具有规则排布孔结构的石墨烯材料。本发明以石墨烯为原料，首先制备具有规则排布的孔结构的模板，然后将模板盖在石墨烯材料之上，然后通过化学腐蚀，或者激光处理的方式，在石墨烯上形成孔结构，最后去除模板，得到具有规则排布的孔结构的石墨烯材料。本发明制备工艺简单，反应过程容易控制，所需设备简单，操作方便，所需时间短。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种具有规则排布孔结构的石墨烯材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯材料是单层的石墨，每个碳原子都是sp2杂化，然后组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。由于石墨烯中碳原子的柔韧性以及其表面电子密度的异常均匀赋予了它优异的力学和电学性能，且碳原子上易于引入其他官能团，并与其他材料键合，因此有望被用于复合材料上。此外由于石墨烯本身是一个大的共轭体系，所以石墨烯复合材料中，石墨烯的共轭结构也可以与其他材料的电子体系相互影响，从而改变其理化性质。

石墨烯材料和其他材料的复合研究较多，但是具有规则排布的孔结构的石墨烯材料的报道较少。合成该类型的材料，可以研究周期性变化的共轭结构对于其他复合材料的影响，有望对于复合材料性能的产生进一步的提高

提供一种具有规则排布的孔结构的石墨烯材料及其制备方法是非常必要的，现有技术的方法内生长法制备的多孔石墨烯容易团聚，且不易形成有序的孔道结构。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有规则排布孔结构的石墨烯材料的制备方法，本发明的制备方法制备得到的石墨烯材料不易发生团聚，并且易形成有序的孔道结构。

本发明提供了一种具有规则排布孔结构的石墨烯材料，包括：

A)提供具有规则排布孔结构的模板材料；

B)在所述模板材料上复合石墨烯材料；

C)采用化学腐蚀或者激光处理的方式在石墨烯材料上制备具有规则排布的孔结构；

D)去除模板，得到具有规则排布孔结构的石墨烯材料。

优选的，所述模板材料选自氧化铝模板、高分子模板、金属模板、二氧化硅模板和分子筛模板中的一种或几种。

优选的，所述模板材料的孔径为0.1nm～100nm；所述模板材料的排布方式为规则矩阵方式排布或六角网格结构。

优选的，所述模板材料的制备方法选自电化学沉积、化学聚合、直接旋涂、物理沉积和自组装中的一种或者多种。

优选的，步骤B)所述复合方式具体为：将石墨烯用溶剂溶解后，旋涂于模板材料上。

优选的，所述旋涂的转速为100～10000r/min；所述旋涂时间为10s～100s。

优选的，步骤C)所述化学腐蚀具体为采用KMnO₄溶液腐蚀，所述KMnO₄溶液浓度为0.01-1mol/L，腐蚀处理时间为0.1-100min；所述激光处理参数具体为：激光功率为0.01～100w；处理时间为1～100s。

优选的，步骤D)所述去除模板的方法具体为：超声1～100s或者采用0.01～1mol/L的酸溶解1～100min去除。

本发明提供了一种具有规则排布孔结构的石墨烯材料，由上述技术方案任意一项所述的制备方法制备得到。