[發明專利]納米石墨溶膠及其制備方法和納米石墨及其制備方法

有效

• 申請號: 201210592129.7
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103908932A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 陳小芳;苗偉峰
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00;C01B31/04
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王鳳桐;周建秋

技術領域

本發明涉及一種制備納米石墨溶膠的方法，以及按照本發明的制備納米石墨溶膠的方法制備得到的納米石墨溶膠，以及一種制備納米石墨的方法，以及按照本發明的制備納米石墨的方法制備得到的納米石墨。

背景技術

納米石墨的用途非常廣泛，如可以用于新型化肥、電池電極材料、電發熱材料、磁性記錄材料等。然而，當石墨為納米尺度時，其比表面能很大，有團聚降低比表面能的傾向，因此極易發生團聚，而難以分散，由此使得具有高分散性的納米石墨的制備和分離十分困難。

目前，具有高分散性的納米石墨主要采用兩種基本方法制備：其中，一種方法是通過在納米顆粒的表面形成雙電層，使納米顆粒之間同種電荷相斥；如CN1378975A公開了一種雙石墨電極制備納米石墨碳溶膠的方法，其通過加入碳酸鈉、氯化鈉等水溶性化合物使納米石墨表面形成雙電層結構，由此制得穩定的納米石墨溶膠。采用該方法制備納米石墨碳溶膠雖然可制得穩定的納米石墨溶膠，但會引入較多的金屬元素雜質，影響產品的使用性能，且后續分離納米石墨溶膠較為困難。

從納米石墨溶膠中分離穩定的納米石墨，目前普遍使用的方法有：直接噴霧干燥法、自然沉淀分離法、添加堿金屬鹽破壞雙電層平衡分離法。其中，直接噴霧干燥法需要蒸發大量的水分，且溫度一般需要高于300℃，由此存在能耗高、生產效率低的缺陷；自然沉淀分離法，由于納米石墨溶膠本身十分穩定，因此采用該方法耗時長且難以完全分離；而添加堿金屬鹽破壞雙電層平衡分離法，存在需要引入較多的金屬元素雜質的缺陷，如CN102249218A公開了一種快速沉淀和干燥納米石墨溶膠的方法，該方法雖然能夠快速沉淀和干燥納米石墨溶膠，但其在納米石墨中引入了較多的金屬元素雜質，無疑影響了納米石墨的性能。

也有少量采用包裹劑分離納米石墨溶膠制備納米石墨碳粉的方法，其是通過在納米顆粒表面用另一種物質包裹，使納米顆粒之間不能互相接觸從而達到分離納米石墨的目的；如CN1378976A公開了一種用納米石墨溶膠制備納米石墨碳粉的方法，其通過在納米石墨溶膠體系中添加木質素、油酸、納米二氧化硅等包裹劑來阻止納米顆粒間的接觸團聚，然后干燥得到納米石墨細粉。同樣，采用該方法雖然能夠分離得到納米石墨碳粉，然而其也在納米石墨碳粉上引入了大量的雜質，由此影響納米石墨的性能。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術的上述技術缺陷，提供一種能夠快速分離且性能穩定的納米石墨溶膠及其制備方法，以及一種基本不含雜質且性能優異的納米石墨及其制備方法。

為實現上述目的，根據本發明的第一方面，本發明提供了一種制備納米石墨溶膠的方法，其中，該方法包括：

在密閉條件下，在將石墨電極電解為納米石墨的電解條件下，在含有揮發性組分和水溶性表面活性劑的電解液中，電解作為陽極的石墨電極，得到納米石墨溶膠，其中，所述揮發性組分為易揮發水溶性物質和/或在加熱條件下能夠產生易揮發水溶性物質的物質。

根據本發明的第二方面，本發明提供了一種按照本發明所述的方法制備得到的納米石墨溶膠。

根據本發明的第三方面，本發明提供了一種制備納米石墨的方法，其中，該方法包括：對納米石墨溶膠進行減壓抽真空操作，然后過濾，將過濾得到的固體進行干燥得到納米石墨；其中，所述納米石墨溶膠按照本發明的制備納米石墨溶膠的方法制備得到。

根據本發明的第四方面，本發明提供了一種按照本發明的方法制備得到的納米石墨。

本發明的制備納米石墨溶膠的方法，通過在密閉條件下，在將石墨電極電解為納米石墨的電解條件下，在含有揮發性組分和水溶性表面活性劑的電解液中，電解作為陽極的石墨電極以制備納米石墨溶膠，其中，所述揮發性組分為易揮發水溶性物質和/或在加熱條件下能夠產生易揮發水溶性物質的物質，使得按照本發明的方法制備得到的納米石墨溶膠性能穩定并且性能優異，推測原因是：在本發明的密閉條件下，在電解作為陽極的石墨電極以制備納米石墨溶膠的過程中，作為本發明的電解質的易揮發水溶性物質在密閉空間達到氣液平衡，由此能夠實現納米石墨表面吸附離子的平衡穩定，從而形成穩定的雙電層結構，由此使得制備得到的納米石墨溶膠性能穩定并且性能優異；而如果在現有技術的條件下，使用易揮發水溶性物質作為電解質電解石墨電極制備納米石墨溶膠，由于易揮發水溶性物質易揮發，由此強行奪走了納米石墨表面的正負離子，破壞了納米石墨表面的雙電荷平衡，而此時僅僅依靠表面活性劑的空間位阻效應難以保持納米石墨的分散穩定，從而使制備得到的納米石墨溶膠性能不穩定。