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专利号: 2022108105735
申请人: 陕西科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于碳化硅三维泡沫制备石墨烯阵列的方法,其特征在于,包括:步骤1,在碳化硅泡沫表面涂覆B2O3,然后在氧气氛围中进行热处理,得到P型碳化硅泡沫;

步骤2,对P型碳化硅泡沫进行退火,得到碳化硅泡沫衬底;

步骤3,对碳化硅泡沫衬底进行热解外延石墨烯,得到表面长有石墨烯薄膜的碳化硅泡沫;

步骤4,将表面长有石墨烯薄膜的碳化硅泡沫进行物理气相传输处理,得到表面长有石墨烯阵列的碳化硅泡沫;

步骤5,从表面长有石墨烯阵列的碳化硅泡沫表面剥离得到石墨烯阵列;

步骤2具体为:将P型碳化硅泡沫与石墨混合后,经过粉压成型为块材,在压力为3~

5.5GPa、温度为1500℃~1700℃条件下退火,然后进行酸碱处理,得到碳化硅泡沫;

步骤3具体为:真空条件下,将碳化硅泡沫衬底以55℃~65℃/min的升温速率升温到

1200~1400℃,再以4~40℃/min的升温速率升温至1350℃~1650℃保温,保温结束后冷却,所得样品水洗,得到表面长有石墨烯薄膜的碳化硅泡沫;

步骤4具体为:将表面长有石墨烯薄膜的碳化硅泡沫装入物理气相传输系统,充入氩气与氢气的混合气体直至压力达到45~55kpa,并加热至1400~1600℃;

随后在5min内将物理气相传输系统内压力由45~55kpa降低至真空,再次充入氩气与氢气的混合气体直至压力达到50kpa,并且维持20~30min,重复若干次该操作,得到表面长有石墨烯阵列的碳化硅泡沫;

步骤5具体为:将表面长有石墨烯阵列的碳化硅泡沫在空气中加热至450℃~600℃,保温6小时,经冷却后可从SiC泡沫表面剥离得到石墨烯阵列。

2.根据权利要求1所述的基于碳化硅三维泡沫制备石墨烯阵列的方法,其特征在于,步骤1中,所述碳化硅泡沫的制备方法,包括:将中间相沥青粉末、富含硅的稻壳炭、聚丙烯腈基纳米炭纤维、硅粉和氧化亚硅粉末放入高压釜中,排净空气后,以初始升温速率为1~4℃/min升温至320~350℃,保温1~4小时,再以1~4℃/min的升温速率加热至420~450℃保温1~5小时,得到沥青泡沫;

在惰性气氛下,将沥青泡沫加热至800~1000℃,保温1~3小时,获得炭泡沫模板;在炭泡沫模板顶层外表面撒上硅粉,以3~6℃/min升温至1700~2000℃,保温1~3小时,得碳化硅泡沫。

3.根据权利要求2所述的基于碳化硅三维泡沫制备石墨烯阵列的方法,其特征在于,聚丙烯腈基纳米炭纤维与中间相沥青粉末的质量比为1:(12~25)。

4.根据权利要求1所述的基于碳化硅三维泡沫制备石墨烯阵列的方法,其特征在于,步骤1中,所述热处理制度具体是:在600℃~700℃保温30min、升温至1200℃~1300℃保温

60min、升温至1400℃~1500℃保温30min。

5.根据权利要求1所述的基于碳化硅三维泡沫制备石墨烯阵列的方法,其特征在于,步骤3在将碳化硅泡沫衬底热解外延石墨烯之前,对碳化硅泡沫衬底用氢氟酸浸泡,再依次用水、丙酮、酒精、水进行清洗处理。

6.采用权利要求1‑5任一项所述的方法得到的石墨烯阵列。