[00410085]一种石墨烯微晶体及其制备方法

该发明提供了一种石墨烯微晶体及其制备方法，所述石墨烯微晶体是一种新型玻璃碳，其为化学键键合的石墨烯微晶的三维网络结构，所述石墨烯微晶是由sp2态碳原子构成的石墨烯片段，所述三维网络结构是sp3态碳原子键合石墨烯片段构成的长程无序、短程有序的三维微晶结构体。所述石墨烯微晶体的制备原料是由生物质中分离出的木质素，包括从造纸和纤维素乙醇产生的黑液中、庄稼秸秆、甘蔗渣和木材中提取的木质素。木质素可以单独作为原料，也可以与某些高分子物质混合使用，如酚醛树脂、糠醛树脂和环氧树脂等。所述制备方法以绿色可再生资源木质素制备石墨烯微晶体，不仅降低了石墨烯微晶体的生产成本低，而且有利于生态和环境保护。 与现有技术相比，该发明的有益效果为：第一，采用该发明的技术方案，所述石墨烯微晶体，既不同于晶体碳，如石墨和金刚石；又不同于非晶体碳，如炭黑和活性碳，是一种长程无序、短程有序的微晶结构体，其中的微晶体是sp2态碳原子组成的石墨烯的片段，这些石墨烯碎片由sp3态碳原子以共价键相互结合，组成的三维网络结构，具有特殊的物理性质、化学性质和电子学性质。第二，该发明的技术方案以绿色可再生资源木质素代替了以石油和煤炭为原料的酚醛树脂、糠醛树脂和环氧树脂制备石墨烯微晶体，包括由造纸黑液、纤维素乙醇黑液、庄稼秸秆、甘蔗渣和废弃木材等生物质中分离而来的木质素，生产木质素的原料都是造纸业、农业和林业的废弃物、污染物，不仅降低了石墨烯微晶体的生产成本低，而且有利于生态和环境保护，有重要的社会效益和环保、生态效益。第三，该发明有很高的经济效益。酚醛树脂、糠醛树脂和环氧树脂都是以石油、天然气和煤炭为原料，通过化学方法制备的，成本远远高于从废弃物里制备的木质素。以木质素为原料制备石墨烯微晶体，可大大降低石墨烯微晶体的成本。第四，从化学结构和化学原理上讲，木质素是制备石墨烯微晶体的最好原料。木质素由碳、氧、氢三种元素组成，碳含量高达63％以上，在热裂解中氢和氧以水分子的形式逸出，得到的玻璃碳不含任何杂原子。特别是木质素中含有大量sp2态的碳原子组成的苯环结构，sp2和sp3态的碳原子的比例大约是24：9，十分有利于石墨烯微晶体的生成。