[發(fā)明專利]石墨烯的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110447129.3
• 申請(qǐng)日: 2011-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN103183331A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何向明;王莉;李建軍;郭建偉;孫文婷;任建國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): C01B31/04
• 分類號(hào): C01B31/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石墨烯的制備方法。

背景技術(shù)

石墨烯是一種由碳原子通過sp²雜化構(gòu)成的蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且是只有一個(gè)碳原子厚度的二維晶體材料。因石墨烯具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能而引起了研究者極大的研究興趣。

2004年，英國(guó)科學(xué)家A.?K.?Geim和K.?S.?Novoselov等人用最簡(jiǎn)單的“撕膠帶”法，成功地從高定向熱解石墨中剝離出石墨烯片。目前，制備石墨烯的方法主要是氧化石墨的熱膨脹法和還原法、化學(xué)氣相沉積法及晶體外延生長(zhǎng)法等。然而，雖然所述氧化石墨的熱膨脹法和還原法能以較低的成本制備出大量的石墨烯，然而石墨烯的電子結(jié)構(gòu)及晶體的完整性均受到強(qiáng)氧化劑的破壞，使其性能受到影響。所述化學(xué)氣相沉積法及晶體外延生長(zhǎng)法可制備出大面積連續(xù)且性能優(yōu)異的石墨烯薄膜，然而這兩種方法的成本均較高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，確有必要提供一種成本較低且不會(huì)破壞石墨烯的電子結(jié)構(gòu)及晶體完整性的石墨烯制備方法。

一種石墨烯的制備方法，包括以下步驟：提供電解質(zhì)溶液，該電解質(zhì)溶液為將電解質(zhì)鋰鹽溶解于有機(jī)溶劑形成；提供金屬鋰及石墨，將該金屬鋰及石墨放入所述電解質(zhì)溶液中，使該金屬鋰與石墨在所述電解質(zhì)溶液中相互接觸，從而使電解質(zhì)溶液中的鋰離子與有機(jī)溶劑分子共同插入所述石墨層間，以形成石墨插層化合物；及從該石墨插層化合物中剝離出石墨烯片。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，上述石墨烯的制備方法簡(jiǎn)單，成本較低，且在整個(gè)制備過程中，并未加入強(qiáng)氧化劑，而僅通過金屬鋰與石墨之間發(fā)生反應(yīng)形成石墨插層化合物，避免破壞最終形成的石墨烯的電子結(jié)構(gòu)及晶體完整性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的石墨烯制備方法流程圖。

圖2及圖3為采用本發(fā)明的制備方法制備的石墨烯掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的石墨烯制備方法作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供一種石墨烯的制備方法，該方法包括以下步驟：

步驟一，提供電解質(zhì)溶液，該電解質(zhì)溶液為將電解質(zhì)鋰鹽溶解于有機(jī)溶劑形成；

步驟二，提供金屬鋰及石墨，將該金屬鋰及石墨放入所述電解質(zhì)溶液中，使該金屬鋰與石墨在所述電解質(zhì)溶液中相互接觸，從而使電解質(zhì)溶液中的鋰離子與有機(jī)溶劑的分子共同插入所述石墨層間，以生成一石墨插層化合物；及

步驟三，從該石墨插層化合物中剝離出石墨烯片。

以下將對(duì)上述各步驟進(jìn)行詳細(xì)描述。

在所述步驟一中，該電解質(zhì)溶液為將電解質(zhì)鋰鹽溶解于有機(jī)溶劑形成，所述電解質(zhì)鋰鹽在所述有機(jī)溶劑中解離出鋰離子。該電解質(zhì)溶液可以是常用的鋰離子電池電解質(zhì)溶液。所述電解質(zhì)鋰鹽為可溶解在所述有機(jī)溶劑中，并能在該有機(jī)溶劑中離解出鋰離子的鋰鹽。該鋰鹽可為氯酸鋰、硝酸鋰、氯化鋰、乙酸鋰、六氟磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰及三氟甲基磺酸鋰中的一種或多種。

所述電解質(zhì)溶液的有機(jī)溶劑是可溶解所述鋰鹽且不與金屬鋰發(fā)生顯著反應(yīng)的溶劑。該有機(jī)溶劑可列舉為，但不限于碳酸丙烯酯(PC)、四氫呋喃(THF)、1,2-二甲氧基乙烷(DME)、1,2-二乙氧基乙烷(DEE)、1,2-二丁氧基乙烷(DBE)、1,2-二甲氧基甲烷(DMM)及1,2-二乙氧基甲烷(DEM)一種或多種。

所述有機(jī)溶劑的量不限，僅需可完全溶解所述鋰鹽，并可將步驟二中的金屬鋰和石墨完全浸入所述電解質(zhì)溶液中即可。

另外，所述電解質(zhì)鋰鹽在電解質(zhì)溶液中的摩爾濃度不限，例如，該電解質(zhì)鋰鹽的摩爾濃度可小于或等于該電解質(zhì)鋰鹽在所述有機(jī)溶劑中的飽和濃度，優(yōu)選為，該電解質(zhì)鋰鹽的摩爾濃度為0.05mol/L~20mol/L。

所述金屬鋰可為粉末狀、片狀、碎屑狀或塊狀。所述石墨可為人工石墨、天然鱗片石墨、高溫?zé)峤馐蚩膳蛎浭取?yōu)選為天然鱗片石墨。所述石墨可為粉體狀或顆粒狀。具體為，該石墨的粒徑可為0.05微米~1000微米。該粉末狀金屬鋰或塊狀金屬鋰的顆粒粒徑越小越能增大該金屬鋰與所述石墨之間的接觸面積。