[发明专利]一种石墨烯基微米棒的宏量制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯基微米棒的制备方法，包括：S1)将浆液进行湿法纺丝，经旋转凝固浴凝固后，得到氧化石墨烯基凝胶微米棒浆液；所述浆液包括氧化石墨烯与水；S2)将所述氧化石墨烯基凝胶微米棒浆液与水混合进行水热反应，过滤，得到石墨烯基微米棒。与现有技术相比，本发明通过结合湿法纺丝、水热合成等技术手段，克服了氧化石墨烯基凝胶微米棒干燥过程中，由于界面张力及氧化石墨烯分子间氢键作用力所引起的棒间搭接处“界面融合自组装”趋势，实现石墨烯基微米棒简单、通用、宏量制备；该方法成本低廉、操作简单，无需冷冻干燥或超临界干燥等特殊高成本处理过程。

技术领域

本发明属于纳米材料组装技术领域，尤其涉及一种石墨烯基微米棒的宏量制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子构成的二维单层蜂窝状新材料，具有目前世界上最薄的厚度、最坚硬的硬度，并且其本身具有的优异电学性能、热学性能、超高的机械强度、大的比表面积、高度的柔顺性等性质，引起了研究人员广泛的关注。然而，要实现其进一步的实际应用，在保留其性能的基础上对纳米尺度的石墨烯进行宏观尺度的组装是一个必须的步骤。

在各类石墨烯基宏观纳米组装体中，石墨烯基宏观一维纳米组装体由于其独特的轴向取向性，卓越的柔韧性，更优的机械强度和电导性，以及在电容、传感、催化、电池等领域所展现出的诱人的应用前景，已经成为当前石墨烯研究领域的主要热点之一，引起人们的广泛关注与高度重视，相关研究呈爆发式增长阶段。

相比其他种类的碳基一维宏观组装材料，如织物纤维、商用碳纤维及近年来涌现的碳纳米管纤维、纤维素纤维等，石墨烯基一维宏观纳米组装体具有独特的类“葱卷”结构特征(Adv.Mater.2015,27,5113-5131；Science 2015,349,1083-1087)，其是由片状纳米组装单元沿轴向高度取向紧密堆积而成，在微观尺度遗传了纳米石墨烯优异的力学、电学、磁学、热学等性能基础上，宏观尺度上具备高柔顺、高电导、大比表面积、高机械强度等特征(Mater.Today 2015,18,480-492；Acc.Chem.Res.2017,50,1663-1671)。

最早的石墨烯基一维宏观纳米组装体以纤维的形式呈现，由浙大高超教授课题组于2011年首次报道(Nat.Commun.2011,2,571)，距今仅八年光景，其通过实验发现氧化石墨烯(GO)可以形成明显的向列型液晶相溶液，以GO水溶液为浆液通过简单、高效的湿纺首次制备了GO纤维和RGO纤维，纤维内部纳米组装单元沿轴向高度取向，纤维整体呈现卓越柔顺性(可打结)和优异的电导性，一经报道即引起极大反响，并入选当年度《Nature》杂志年度最佳图片，该工作正式开启了石墨烯基一维宏观纳米组装研究的先河，具有开创性意义。随后，一维限域水热组装法、薄膜加捻法、CVD模板法、电泳组装法等相继涌现，石墨烯基一维宏观纳米组装体相关合成及应用步入高速发展期。