[發明專利]高性能石墨烯紙及其制備方法

有效

• 申請號: 201310101522.6
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103145124A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 方岱寧;孫友誼;張用吉;池慧娟;于澤軍;周志利
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 蘇愛華

1.一種高性能石墨烯紙，其特征是，所述石墨烯紙是采用兩步化學還原法制備的純石墨烯粉末熱壓制得。

2.如權利要求1所述的石墨烯紙，其特征是，其厚度為500nm～5mm，導電率為260～1350S/cm，力學拉伸強度為180～950Mpa，彈性模量為45～110Gpa。

3.一種高性能石墨烯紙的制備方法，其特征是，其步驟如下：

（1）在冰浴條件下，將1.0g～5g石墨加入到50～200ml的濃硫酸中，強烈攪拌20～40min；進一步將8g～20g?KMnO₄加入到上述混合液中，強烈攪拌20～40min；將上述混合液轉移到10℃～30℃水浴中，緩慢加入10g～30gNaNO₃，攪拌40min～80min；在攪拌情況下，將100ml～300ml去離子水連續加入到上述混合液中，然后將其轉移到將60℃～100℃溫度的油浴中，攪拌20～40min時間；再逐滴加入10ml～40mlH₂O₂，繼續反應40min～80min直至溶液從深棕色變為亮黃色；

（2）在攪拌環境下，在上述亮黃色氧化石墨烯溶液中滴加10ml～40ml的水合肼及PVP混合溶液，在40℃～80℃溫度下反應30min～2h；進一步在上述溶液中滴加20ml還原試劑，繼續反應20～60min,得到沉淀的黑色粉末；將上述粉末離心，用水清洗，重復2次，而后再離心，用乙醇清洗1次，在小于50℃下干燥24小時；

（3）將一定量上述干燥后的石墨烯粉末加入到模具中，在一定壓力、一定氣體環境及溫度所構成的熱壓環境下，模壓一定時間，即可制備得到厚度與面積可控的石墨烯紙。

4.如權利要求3所述的石墨烯紙的制備方法，其特征是，步驟（2）中所述PVP水溶液的濃度為1～15wt%。

5.如權利要求3所述的石墨烯紙的制備方法，其特征是，步驟（2）所述還原試劑為乙酸或氫碘酸。

6.如權利要求5所述的石墨烯紙的制備方法，其特征是，步驟（2）所述的還原試劑的水溶液濃度：乙酸為10～30wt%、氫碘酸為10～40wt%。

7.如權利要求3所述的石墨烯紙的制備方法，其特征是，步驟（3）中所述的氣體環境為：真空、氬氣或氫氣；其中真空度為30KPa～0.1Mpa，氬氣壓力為30KPa～1Mpa，氫氣壓力為30KPa～1Mpa。

8.如權利要求3所述的石墨烯紙的制備方法，其特征是，步驟（3）中，所述的熱壓環境的溫度為100℃～900℃，壓力為1～10Mpa。

9.如權利要求3所述的石墨烯紙的制備方法，其特征是，步驟（3）中，所述的模壓時間為：5～60min。

10.將權利要求3至9所述方法制備的石墨烯紙單獨或與高分子材料、金屬材料熱壓成層狀復合材料作為結構-功能一體化材料用于電磁屏蔽、電極材料、高散熱、耐腐蝕、耐磨材料。