[發明專利]一種制備石墨烯的方法無效

申請號：	201210342156.9	申請日：	2012-09-17
公開（公告）號：	CN102874798A	公開（公告）日：	2013-01-16
發明（設計）人：	郭向云;王云偉;童希立;靳國強;郭曉寧	申請（專利權）人：	中國科學院山西煤炭化學研究所
主分類號：	C01B31/04	分類號：	C01B31/04
代理公司：	太原市科瑞達專利代理有限公司 14101	代理人：	劉寶賢
地址：	030001 ***	國省代碼：	山西;14
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種制備石墨方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于一種石墨烯的制備技術，特別涉及一種低溫化學反應輔助物理解離制備石墨烯的方法。?

背景技術

石墨烯因其獨特的二維晶體結構而具有極高的電子傳輸速率，以及十分優異的電學、力學、熱學以及磁學性能，是一種用途十分廣泛的新材料。石墨烯在諸多領域都有潛在的應用前景，因此相關的基礎研究與應用研究已成為各國科學家研究的熱點。?

自從石墨烯發現以來，石墨烯的制備一直是人們研究的熱點。目前的制備方法主要有機械剝離法，外延生長法，化學氣相沉積以及化學還原法。其中化學還原法制備石墨烯是目前公認為有可能實現大規模生產的方法，但該法也存在一些不足。一方面該方法生產成本較高，另一方面該方法在生產過程中破壞了石墨的二維電子結構，使其優異的化學物理性能大打折扣。?

????有關石墨烯的制備技術，已有大量專利文獻報道。如中國專利（申請號：201010627679.1）提出了一種制備石墨烯的低溫化學法，該法技術特征是以化學氧化制備的石墨烯氧化物為原料，以硼氫化鈉為還原劑，通過催化劑的輔助，對石墨烯氧化物的還原，將石墨烯氧化物上的含氧官能團(環氧、羥基、羧基及羰基)去除，制得石墨烯。中國專利（申請號：201010514807.9）提出了一種石墨烯的制備技術，其特征在于包括如下步驟：①將石墨置于由氧化劑和插層劑構成的混合溶液中，通過浸漬、機械攪拌或超聲處理，獲得一次插層化合物；②將上述的一次插層化合物在空氣中處理，插層劑快速分解，實現石墨插層化合物的首次剝離，得到首次剝離物；③將上述的首次剝離物進行采用二次插層法或溫和氧化法，得到二次插層物；④二次插層物需在空氣中處理，得到二次剝離物；⑤使用液相超聲處理、固相機械研磨及球磨實現石墨的徹底剝離，得到產物石墨烯。中國專利（申請號：201110282370.5）提出了一種制備高質量石墨烯的方法，其特征是使用以鹵素或金屬鹵化物為插層劑的石墨插層化合物為原料，在草酸或過氧化氫溶液中膨脹和溶劑中超聲剝離相結合，制備石墨烯。首先將石墨插層化合物粉體加入到濃度在?15wt％以上的草酸或過氧化氫溶液中進行膨脹處理，得到高度膨脹的蠕蟲狀石墨烯聚集體。然后，將此蠕蟲狀石墨烯聚集體在有機溶劑或各種表面活性劑的水溶液或有機溶液中，超聲波振蕩處理?1分鐘～?5小時，實現剝離，使石墨烯分散在溶劑中形成石墨烯溶液。利用噴霧干燥或冷凍干燥的方法，去除有機溶劑或各種表面活性劑后，即可得到石墨烯粉體。?

????現有的石墨烯制備技術過程比較復雜，制備過程中石墨層碳會參與化學反應，因而所得石墨烯中會殘留一些難以除去的剝離助劑。另外，強氧化反應使石墨片層中含氧官能團增多，再還原時也難以徹底去除，而且氧化還原反應還會破壞碳原子層的二維結構。?

發明內容

本發明的目的是提供一種操作簡單，容易實現規模化生產的石墨烯制備方法。?

本發明以膨脹石墨為原料，通過化學反應輔助剝離制備石墨烯。通過將膨脹石墨加入發泡劑的溶液中浸漬，蒸干溶劑后殘留物在100-500℃的條件下快速熱處理5-60分鐘，制得石墨烯。?

本發明具體制備方法如下：?

（1）配制濃度為0.2-20wt%的發泡劑溶液，將膨脹石墨按0.1-10wt%濃度浸泡在發泡劑溶液中，攪拌0.1-5小時，最后，在攪拌條件下，加熱到50-100^oC蒸干溶劑，得到填充了發泡劑的膨脹石墨；

（2）將步驟（1）制備的含發泡劑的膨脹石墨于100-500℃下，恒溫5-60分鐘，即可制得性能優異的石墨烯。

如上所述的發泡劑包含可溶性碳酸鹽、碳酸氫鹽、銨鹽、尿素、偶氮化合物、磺酰肼類化合物以及亞硝基化合物的一種或幾種。?

如上所述的可溶性碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸鉀或碳酸銨。?

如上所述的碳酸氫鹽為碳酸氫鈉、碳酸氫鉀或碳酸氫鈣；?

如上所述的銨鹽為硝酸銨，硫酸銨、磷酸銨、氯化或氯酸銨；

如上所述的偶氮化合物為偶氮二甲酰胺或偶氮二異丁腈；