[發明專利]一種高穩定性石墨烯導電漿料的制備方法

有效

• 申請號: 201711165434.7
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN109817382B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 趙永彬;張在忠;蘇凱民;吳開付;程金杰
• 申請（專利權）人: 山東歐鉑新材料有限公司
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B1/24
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種石墨烯導電漿料的制備方法，包括以下步驟，首先將石墨分散液在超聲的條件下進行剝離后，再分離，得到石墨烯納米片；然后將上述步驟得到的石墨烯納米片、分散劑和溶劑進行混合后，得到預漿料；最后將上述步驟得到的預漿料進行均質打漿后，得到石墨烯導電漿料。本發明選擇了低溫常壓的液相剝離法，采用石墨?溶劑混合?超聲分散?高壓均質的方法，先制備石墨烯納米片，然后再制備穩定的石墨烯導電漿料，能夠在溫和條件下快速、低成本地制備石墨烯。而且本發明制備的石墨烯具有完整的片層結構，沒有進行表面修飾，保持二維片層的本征特點，具有高導電性、高穩定性的特點，可作為導電添加劑在鋰電池、超級電容器、導電涂層等領域。

技術領域

本發明屬于石墨烯技術領域，涉及一種石墨烯導電漿料的制備方法，尤其涉及一種高穩定性石墨烯導電漿料的制備方法。

背景技術

石墨烯是由單層碳原子六方緊密堆積而成的二維晶體材料，厚度約為0.335納米，具有完美的晶體結構，具有超強的導電性能，是目前導電性最好的材料，其理論電子遷移率為200000cm2/V.S，理論熱導率為5000W/m.K。石墨烯因其具有導電性、超高的比表面積、獨特的二維網狀結構、高強度及高電子遷移率等優異的性能，引起了人們的廣泛關注，進而也促進了石墨烯制備技術的快速發展。正是由于具有上述諸多的優異物理化學性質，其在儲能材料，環境工程，靈敏傳感方面被廣泛應用，被稱為“黑金”或是“新材料之王”，而且潛在的應用前景廣大，目前已成為全世界的關注焦點與研究熱點。

為實現石墨烯的此類應用，能夠制備具有優異性能石墨烯的制備方法就成為必須的任務。然而在實際應用中，石墨烯的制備就是制約石墨烯實際應用和發展的一個主要障礙。雖然至今科研人員已開發出眾多的石墨烯制備方法。其中比較主流的方法有氧化石墨還原法、外延生長法和化學氣相沉積法(CVD)等。氧化石墨還原法是目前制備石墨烯的最佳方法之一，是將天然石墨與強酸和強氧化性物質反應生成氧化石墨，經過超聲分散制備成氧化石墨烯(單層氧化石墨)，加入還原劑去除氧化石墨表面的含氧基團，如羧基、環氧基和羥基，得到石墨烯。該方法操作簡單、制備成本低，可以大規模的制備出石墨烯，但因其在制備過程中引入強氧化劑濃硫酸或高錳酸鉀等，不可避免地破壞了石墨烯的晶格結構，引入大量缺陷，從而導致石墨烯本征性能的嚴重缺失。

化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition，CVD)是指反應物質在氣態條件下發生化學反應，生成固態物質沉積在加熱的固態基體表面，進而制得固體材料的工藝技術。用外延生長法和化學氣相沉積法雖然能夠得到晶格完整、少缺陷的高品質大面積的石墨烯，但其制備成本昂貴、產率低、制備工藝要求苛刻，無法滿足大規模生產的商業需要。因而上述的這些制備方法還不能滿足現實中高品質石墨烯產業化的要求。

溶劑剝離法是最近兩年才提出的，它的原理是將少量的石墨分散于溶劑中，形成低濃度的分散液，在高溫高壓下進行插層反應，破壞石墨層間的范德華力，此時溶劑可以插入石墨層間，進行層層剝離，制備出石墨烯。此方法不會像氧化-還原法那樣破壞石墨烯的結構，可以制備高質量的石墨烯。但是存在對設備要求高，反應危險和成本高等問題，而且也存在化學試劑污染的問題。

更主要的是，無論上述哪種方法制備的石墨烯均欠缺穩定性，無法解決石墨烯易團聚的固有缺陷，使得石墨烯在應用時缺乏穩定性。

因此，為了更好的實現石墨烯的商業應用，如何得到一種更環保的制備高品質石墨烯的方法，同時克服石墨烯易團聚的缺陷，提高其穩定性，是領域內各研發企業所面臨的關鍵性挑戰和亟待解決的問題之一。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種石墨烯導電漿料的制備方法，特別是一種高穩定性石墨烯導電漿料的低溫制備方法，本發明提供的常溫液相剝離法，能在溫和條件下快速、低成本的得到具有更好的導電性能的石墨烯，而且配合助劑，形成高穩定性的石墨烯導電漿料，可作為導電添加劑在鋰電池、超級電容器等領域。

本發明提供了一種石墨烯導電漿料的制備方法，包括以下步驟：