[發明專利]一種高導電性石墨烯粉體及其制備方法

在審

• 申請號: 201710072827.7
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN108017051A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 郭冰;王剛;劉娟;袁超;儲富強;陶永新
• 申請（專利權）人: 常州烯晨新材料科技有限公司
• 主分類號: C01B32/19
• 分類號: C01B32/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種高導電性石墨烯微片的制備方法，其利用鈉離子半徑約為0.098nm，熔融狀態下鈉原子（鈉離子）可以嵌入到鱗片石墨的層中，再利用鈉的活潑金屬的特性，易于水，乙醇等溶劑發生反應，產生的氣體的能量足以撐開鱗片石墨層間距的范德華力16.7KJ/mol，通過這種方法可以規模化制備厚度為2?10nm的石墨烯微片，其電導率高達105s/cm，且制備方法環保無污染。

技術領域

本發明屬于石墨烯領域，涉及一種石墨烯粉體的的制備方法，尤其是涉及一種高導電性石墨烯粉體的制備方法。

背景技術

石墨烯是碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的一種碳素新材料，因其特殊的結構、突出的導熱導電性能及力學性能，成為材料科學界研究熱點。石墨烯粉體的制備方法主要有機械剝離和化學法兩種。其中機械剝離法是直接將石墨烯薄片從較大的晶體上剪裁或撕裂下來，可獲得高品質石墨烯，且成本低，但缺點是石墨烯薄片尺寸不易控制，無法可靠地制造出長度足夠應用的石墨烯粉體，不適合量產。化學法是一種重要的石墨烯粉體制備方法，但由于制備過程使用大量的濃酸，環境污染較嚴重，且氧化之后的石墨還原程度不一，導致高導電性的石墨烯粉體價格居高不下，已大大限制了石墨烯在下游產業的應用。

本發明有效利用原子半徑小的金屬或堿土金屬插層鱗片石墨層間，利用化學反應產生的能量來剝離鱗片石墨，從而制備出片層上無缺陷，且導電性高的石墨烯粉體。本方法規避了傳統方法中使用大量氧化劑的過程，過程環保無污染，生產工藝簡單，反應周期短，制備出來的石墨烯粉體導電性能高達105s/cm，用途廣泛，適合大規模生產。

發明內容

本發明的目的是提供一種高導電性石墨烯的制備方法，以及所述方法制備得到的石墨烯粉體材料，通過該方法制備的石墨烯粉體材料具有缺陷少，導電性高的優點，可廣泛應用于導電導熱方面。

為了達到上述目的，本發明的具體技術方案是，一種高導電性石墨烯粉體的制備方法，具體包括以下步驟： （1）首先將金屬鈉熔融，稱取一定量的鱗片石墨加入到熔融后的金屬鈉中，迅速攪拌使金屬鈉（原子或者離子）充分插層到鱗片石墨中；（2）再滴加少量的反應溶劑參與反應；（3）待反應結束后，洗滌抽濾，干燥后即可得到高導電性的石墨烯粉體材料。

上述方法制備得到的石墨烯粉體具有片層厚度薄，均勻性好，以及結構缺陷少，導電導熱性好等優點。具體評價標準為：（1）石墨烯粉體厚度，用AFM測試，大約為2-10nm；（2）石墨烯微片的電導率，用粉末電阻率測試其電導率約為105s/cm；（3）SEM，可觀測到石墨烯微片的表面形貌呈片層結構。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：本發明用氣體膨脹法制備石墨烯粉體，規避了傳統方法中使用大量氧化劑的過程，過程環保無污染，生產工藝簡單，反應周期短，制備出來的石墨烯粉體表面幾乎無缺陷，導電性能高達105s/cm，可廣泛應用于導電導熱上，適合大規模生產。

附圖說明

圖 1為石墨烯粉體的SEM圖。

圖 2為石墨烯粉體的原子力顯微鏡（AFM）圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明實施例作進一步的詳細說明。需要說明的是，下述實例僅限于本發明，但并不用于限制本發明的實施范圍。

實施例1：

（1）首先稱取20g金屬鈉，將其放置于高溫高壓爐內熔融，稱取10g鱗片石墨加入到熔融后的金屬鈉中，迅速攪拌使金屬鈉充分插層到鱗片石墨中；

（2）打開蓋子，在通風良好的條件下再滴加50ml的去離子水參與反應；