[發明專利]一種石墨烯的制備方法

有效

• 申請號: 201710563997.5
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107140629B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 鄧功甫
• 申請（專利權）人: 鄧功甫
• 主分類號: C01B32/19
• 分類號: C01B32/19
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425
• 代理人: 潘雯瑛

本發明涉及一種石墨烯的制備方法，該制備方法包括以下步驟：(1)原礦處理：將石墨礦石水洗、晾干后，破碎為礦粉，再浮選礦粉得到精礦粉，然后對精礦粉進行高溫除雜、磨細，得到石墨粉；(2)液相剝離：將步驟(1)所得石墨粉投入弱堿水溶液中浸泡，然后攪拌混合液，再將混合液射流；(3)后處理：將步驟(2)處理所得的混合液沉淀、過濾，將所得濾渣返回步驟(2)中浸泡，對所得濾液進行泡沫浮選，然后撈取液面的泡沫干燥得到石墨烯，剩余濾液返回步驟(2)中用于浸泡。本發明所述的石墨烯的制備方法具有操作簡單、容易實現、對環境友好且成本較低的優點。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，特別是涉及一種石墨烯的制備方法。

背景技術

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是一種只有一個碳原子厚度的二維材料，又叫做單原子層石墨，是目前世上最薄的納米材料。

石墨烯幾乎完全透明，吸光率只有2.3％，透光性能非常好，且導熱系數高達5300W/m²·K，高于碳納米管和金剛石。石墨烯的特殊結構性能對新材料及軍事科技都有很大的用途，可用于隱形飛機、軍艦、坦克、雷達等設備的外體，用作遮光隔熱、導熱、散熱、耐高溫等材料。石墨烯在常溫下的電子遷移率超過15000cm^2/V·s，比納米碳管和硅晶體高，可用于制造性能更好、更輕、體積更小的輸導線及晶體管，而且石墨烯的電阻率僅約為10^-6Ω·cm，比銅、銀更低，是目前電阻率最小的材料，因此為微納電子器件、電信號大規模輸出載體的小型化和輕量化提供了物質支撐。石墨烯可廣泛應用于生物醫療領域，如藥物傳送、癌癥治療和生物傳感等。

目前，石墨烯的制備方法有機械剝離法、液體剝離法、化學氣相沉積法、氧化還原法等。其中，機械剝離法可獲得高品質石墨烯樣品，但制作過程非常復雜耗時，產量有限。氣相沉積法制備所得石墨烯的面積可任意調整，但其生產工藝復雜、生產環境苛刻，生產成本居高不下，且存在后續轉移和分離難度大、成品率低的問題，在真正的商業化應用中仍然有很大的阻礙。氧化還原法能大規模生產石墨烯，但所得石墨烯的氧化基團多，在晶格結構上存在缺陷，性能往往大打折扣。傳統液相剝離法是用有機溶劑將石墨進行剝離的，利用有機溶劑插入石墨片層之間，破壞石墨層與層之間的范德華力，同時結合超聲波振蕩、離心或高速剪切等外部能量輸入，獲得石墨烯。液相剝離法雖然操作簡易、產率高，但需要使用大量的有機溶劑，如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二氯苯等，制備方法不環保，對環境危害大，成本高。

發明內容

基于此，本發明的目的在于，提供一種石墨烯的制備方法，其具有操作簡單、容易實現、對環境友好且成本較低的優點。

本發明采用的技術方案如下：

一種石墨烯的制備方法，包括以下步驟：

(1)原礦處理：將石墨礦石水洗、晾干后，破碎為礦粉，再浮選礦粉得到精礦粉，然后對精礦粉進行高溫除雜、磨細，得到石墨粉；

(2)液相剝離：將步驟(1)所得石墨粉投入弱堿水溶液中浸泡，然后攪拌混合液，再將混合液射流；

(3)后處理：將步驟(2)處理所得的混合液沉淀、過濾，將所得濾渣返回步驟(2)中浸泡，對所得濾液進行泡沫浮選，然后撈取液面的泡沫干燥得到石墨烯，剩余濾液返回步驟(2)中用于浸泡。