[發明專利]一種石墨烯分散液、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 201710217323.X
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN106995213A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 張明杰;張凌;孫淑華
• 申請（專利權）人: 上海烯古能源科技有限公司
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 王鋒

技術領域

本發明涉及一種石墨烯分散液，尤其涉及一種濃度較高且能夠穩定存在的石墨烯水分散液、其制備方法與應用，屬于納米級石墨材料技術領域。

背景技術

石墨烯是一種被譽為“材料之王”的新型碳納米材料。自從2004年由英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫發現以來，石墨烯一直是人們的研究熱點，它由單層碳原子組成，具有優異的電學、機械、光學和熱學等方面的特性，在復合材料、儲能材料、電池材料、電子器件、生物材料等領域具有廣泛的應用前景。

然而，在實際應用過程中如何獲得穩定性較好的石墨烯分散液是一個亟待解決的難題。由于石墨烯表面呈惰性狀態，化學結構較穩定，很難與其他介質間進行相互作用，同時石墨烯片層之間的作用力比較強，極易造成石墨烯之間的團聚。石墨烯在極性溶劑中較差的分散穩定性限制了其在諸多領域的實際應用。

目前，制備高濃度、高穩定性石墨烯分撒液是解決石墨烯下游應用的一項重要技術。現階段石墨烯分散液的制備通常是在制備過程中添加偶聯劑、改性劑進行石墨烯的修飾，但是這種工藝方法操作比較復雜，得到的分散液性能并不理想而且濃度較低，同時所添加的分散劑作為雜質也會在一定程度上影響其后續應用。

例如，

CN106185895A公開了一種石墨烯分散液的制備方法，包括：將石墨烯與分散劑溶液混合，經一次高剪切液相剝離和二次高壓剝離，獲得一種穩定的石墨烯分散液。

CN104556020A公開了一種石墨烯乙醇分散液的制備方法，包括：先將石墨粉溶入N-甲基吡咯烷酮中進行超聲剝離得到石墨烯的N-甲基吡咯烷酮溶液，再通過離心篩選處理得到片徑均勻的石墨烯的N-甲基吡咯烷酮溶液，再經過濾烘干處理得到石墨烯固體，將得到的石墨烯固體分散到乙醇中，經多次超聲、過濾得到石墨烯乙醇分散液。

但是前述的現有制備方法在分散劑選擇、制備工藝上都存在一定的問題。例如，一般的分散劑會破壞分散液中石墨烯的結構，引入雜質，影響其后續應用，同時制備工藝比較復雜，所需設備要求高，且不利于產業化制備石墨烯分散液。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種石墨烯分散液及其制備方法，以克服現有技術中的不足。

本發明的又一目的在于提供前述石墨烯分散液的用途。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種石墨烯分散液的制備方法，其包括：

提供分散劑，所述分散劑包括納米級氧化石墨烯；

將平均粒徑小于等于70μm的分散劑及溶劑混合均勻，并進行超聲輔助攪拌，獲得石墨烯分散液。

作為優選方案之一，所述制備方法包括：

將所述納米級氧化石墨烯加入溶劑中，并超聲10～30min，所述超聲的功率為60～90Hz，得到納米氧化石墨烯溶液；

向所述納米氧化石墨烯溶液中加入石墨烯，并進行超聲輔助攪拌，獲得所述石墨烯分散液。

優選的，所述溶劑包括水；尤其優選的，所述溶劑為去離子水。

進一步的，所述納米級氧化石墨烯的層數為1～5層，平均片徑為10～200nm。

進一步的，在所述納米級氧化石墨烯中氧原子與碳原子的質量比為1:2～1:5。

優選的，在所述石墨烯分散液中，所述納米級氧化石墨烯的濃度為0.1～4mg/ml。

進一步的，在所述石墨烯分散液中，所述石墨烯的濃度為2～20mg/ml。

優選的，所述石墨烯的平均粒徑為50nm～70μm。

優選的，所述石墨烯與納米級氧化石墨烯的質量比為(0.001～2)：(0.01～0.2)。

作為優選方案之一，所述超聲輔助攪拌的攪拌速度為400～800r/min，攪拌時間為3～5h。

本發明實施例還提供了由前述方法制備的石墨烯分散液，其包括石墨烯、分散劑及溶劑，所述分散劑包括納米級氧化石墨烯。

作為優選方案之一，所述石墨烯分散液包括按照質量百分比計算的如下組分：0.001～2％的石墨烯、0.01～0.2％的分散劑及余量的溶劑。

本發明實施例還提供了前述的石墨烯分散液在制備潤滑材料、導熱材料、抗靜電材料、導電油墨、電子產品的電磁屏蔽材料、鋰離子電池的導電添加劑、微波吸收材料中的用途。

與現有技術相比，本發明的優點包括：