[发明专利]离心分离制备三维碳泡沫/氧化石墨烯基复合材料的方法

摘要

一种离心分离制备三维碳泡沫/氧化石墨烯基复合材料的方法，按照以下步骤进行：(1)将三聚氰胺‑甲醛树脂泡沫预处理后在惰性气氛条件下热裂解，制成三维碳泡沫骨架；(2)将三维碳泡沫骨架浸没到氧化石墨烯分散液或氧化石墨烯基复合材料分散液中，反复挤压获得吸附有氧化石墨烯或氧化石墨烯基复合材料的碳泡沫；(3)置于带有筛孔结构隔板的离心管或离心瓶内，启动离心机，在离心作用下通过隔板实现固液分离；(4)分离后的固相烘干去除水分。本发明的方法简单易行，避免苛刻的制备环境，节省大量的时间，能够可控调节氧化石墨烯在复合材料中的含量，并且可以实现规模化生产；产品具有良好的柔韧性和导电性。

主权项

1.一种离心分离制备三维碳泡沫/氧化石墨烯基复合材料的方法，其特征在于按照以下步骤进行：

(1)制备三维碳泡沫骨架：将三聚氰胺‑甲醛树脂泡沫分别用蒸馏水和乙醇清洗后，浸没于无水乙醇中超声波处理，洗掉杂质，然后取出烘干或风干去除无水乙醇，再在惰性气氛条件下，以5～10℃/min的速度升温到800～1000℃，保温2～5h进行热裂解，随炉冷却至常温，制备导电的三维碳泡沫骨架；

(2)碳泡沫吸附：将三维碳泡沫骨架浸没到氧化石墨烯分散液或氧化石墨烯基复合材料分散液中，浸泡3～20min，通过反复挤压三维碳泡沫骨架保证饱和吸附，获得吸附有氧化石墨烯或氧化石墨烯基复合材料的碳泡沫；所述的氧化石墨烯分散液的浓度为0.5～6.0mg/mL，所述的氧化石墨烯基复合材料分散液的浓度为0.5～6.0mg/mL；

(3)离心分离：将带有筛孔结构的隔板置于离心管或离心瓶内，将吸附有氧化石墨烯或氧化石墨烯基复合材料的碳泡沫取出，置于离心管或离心瓶的隔板上，再将离心管或离心瓶置于离心机内；启动离心机，在离心作用下通过隔板实现固液分离，液相为被分离出去的氧化石墨烯分散液或氧化石墨烯基复合材料分散液，固相为包裹氧化石墨烯纳米片或氧化石墨烯基复合材料纳米片的三维碳泡沫骨架；

(4)将固相烘干去除水分，制成三维碳泡沫/氧化石墨烯基复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种离心分离制备三维碳泡沫/氧化石墨烯基复合材料的方法，其特征在于进行离心分离时离心机的转速为500～10000rpm，离心时间为5～20min。

3.根据权利要求1所述的一种离心分离制备三维碳泡沫/氧化石墨烯基复合材料的方法，其特征在于步骤(4)的烘干温度为60～80℃，时间为30～120min。

4.根据权利要求1所述的一种离心分离制备三维碳泡沫/氧化石墨烯基复合材料的方法，其特征在于所述的三维碳泡沫/氧化石墨烯基复合材料按重量百分比含氧化石墨烯或氧化石墨烯基复合材料3～16％。

5.根据权利要求1所述的一种离心分离制备三维碳泡沫/氧化石墨烯基复合材料的方法，其特征在于所述的氧化石墨烯分散液是采用Hummers法制备的氧化石墨烯的水分散液。

6.根据权利要求1所述的一种离心分离制备三维碳泡沫/氧化石墨烯基复合材料的方法，其特征在于所述的氧化石墨烯基复合材料分散液是采用化学法将聚苯胺纳米粒子原位生长在氧化石墨烯片层上的氧化石墨烯/聚苯胺分散液，或者是采用水热法将金属氧化物或氢氧化物生长在氧化石墨烯片层上制备的氧化石墨烯/二氧化锰复合材料分散液、氧化石墨烯/氢氧化锡复合材料分散液、氧化石墨烯/氢氧化镍复合材料分散液或氧化石墨烯/氢氧化钴复合材料分散液。