[發(fā)明專利]一種用于制備石墨烯的原料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410514392.3
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104261398B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 紀(jì)玉信;張樹鴻;孫成華
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東東莞市天潤電子材料有限公司
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)44288
• 代理人: 鄭海威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于制備石墨烯的原料及其制備方法。

背景技術(shù)

石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，是已知的最薄、最堅硬的納米材料，具有超輕薄、超高的力學(xué)強(qiáng)度、獨(dú)特的氣阻性、高比表面積和表面活性，并兼具了普通石墨耐高溫、耐腐蝕、高潤滑的特性。單層石墨烯理論厚度0.334納米，導(dǎo)熱系數(shù)極高、電子遷移速度極快，是目前電阻率最低的材料，因此被期待可用來發(fā)展更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管，是當(dāng)前世界重點(diǎn)研發(fā)和生產(chǎn)的新型導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料，未來將廣泛應(yīng)用于移動設(shè)備、航空航天、新能源電池、生物醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域。納米級石墨微粒子是采用特殊技術(shù)、輔以先進(jìn)生產(chǎn)工藝將純天然鱗片石墨經(jīng)長時間研磨、高速離心分離、凝析、壓濾而制的，是優(yōu)質(zhì)石墨烯生產(chǎn)的新型材料。

目前國內(nèi)生產(chǎn)的石墨微粒子屬于亞微米級，采用七十年代日本的生產(chǎn)技術(shù)，技術(shù)落后、設(shè)備簡單，是將天然鱗片石墨以水為介質(zhì)在裝有3噸直徑8-10mm鋼球的振動磨中連續(xù)振動20小時，經(jīng)離心分級、管束捕集而得，此方法存在產(chǎn)出率極低、粒度粗、粒徑分布不合理、石墨表面趨向性差、制造成本高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種粒徑細(xì)、均勻度高的用于制備石墨烯的原料，同時還提供一種產(chǎn)出率高、生產(chǎn)成本低的用于制備石墨烯的原料的制備方法。

為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種用于制備石墨烯的原料，其由原料混合液制成，所述原料混合液包括按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計的如下組分：

本發(fā)明中，優(yōu)選的方案為所述原料混合液包括按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計的如下組分：

本發(fā)明中，優(yōu)選的方案為所述石墨為天然鱗片石墨。

本發(fā)明還提供該用于制備石墨烯的原料的制備方法，其由如下步驟制成：

a.按照配方將石墨、羧甲基纖維素鈉、吐溫、氨水、亞甲基二萘磺酸鈉、阿拉伯膠和水混合，然后進(jìn)行攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為1100-1300轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為1-2小時，得到原料混合液；

b.將經(jīng)過a步驟得到的原料混合液利用珠磨機(jī)進(jìn)行循環(huán)珠磨處理20-30小時，然后加入水調(diào)節(jié)原料混合液的固含量為4-6％；

c.將經(jīng)過b步驟處理過的原料混合液利用離心機(jī)進(jìn)行分級，所述離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為5000-8000轉(zhuǎn)/分，收集粒徑≤1μm的粒子的原料混合液部分，得到微粒子液，然后向微粒子液中加入凝析劑，調(diào)節(jié)微粒子液的pH值為2.3-2.8，接著進(jìn)行壓濾處理，得到產(chǎn)品。

本發(fā)明中，優(yōu)選的方案為所述c步驟中利用離心機(jī)進(jìn)行分級分為兩個步驟：

c1：利用離心機(jī)將原料混合液中的粒子篩分為粒徑≤5μm的粒子的原料混合液部分和粒徑>5μm的粒子的原料混合液部分；

c2：利用離心機(jī)將粒徑≤5μm的粒子的原料混合液部分篩分為粒徑≤1μm的粒子的原料混合液部分和粒徑>1μm的粒子的原料混合液部分。

本發(fā)明中，優(yōu)選的方案為所述a步驟中的攪拌時間為1小時。

本發(fā)明中，優(yōu)選的方案為所述b步驟中加入水調(diào)節(jié)原料混合液的固含量為5％。

本發(fā)明中，優(yōu)選的方案為所述b步驟中循環(huán)珠磨處理的時間為20小時。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明的石墨采用水為介質(zhì)，添加阿拉伯膠、羧甲基纖維素鈉、吐溫等物質(zhì)，獲得的用于制備石墨烯的原料的粒子粒度細(xì)、粒徑均勻；此外，本發(fā)明的制備方法，產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低，較傳統(tǒng)方法的產(chǎn)出率高出50％以上。

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種用于制備石墨烯的原料，其由原料混合液制成，所述原料混合液包括按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計的如下組分：

其由如下步驟制成：

a.按照配方將石墨、羧甲基纖維素鈉、吐溫、氨水、亞甲基二萘磺酸鈉、阿拉伯膠和水混合，然后進(jìn)行攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為1100轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為1小時，得到原料混合液；

b.將經(jīng)過a步驟得到的原料混合液利用珠磨機(jī)進(jìn)行循環(huán)珠磨處理20小時，然后加入水調(diào)節(jié)原料混合液的固含量為4％；

c.將經(jīng)過b步驟處理過的原料混合液利用離心機(jī)進(jìn)行分級，所述離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分，收集粒徑≤1μm的粒子的原料混合液部分，得到微粒子液，然后向微粒子液中加入凝析劑，調(diào)節(jié)微粒子液的pH值為2.3，接著進(jìn)行壓濾處理，得到產(chǎn)品。