[發明專利]一種石墨烯材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810242775.8
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108516829A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 王勇;夏英
• 申請（專利權）人: 蘇州牛麥田新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/52
• 分類號: C04B35/52;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種石墨烯材料的制備方法，原料為：石墨、十二烷基磺酸鈉、烷基二苯胺、氫氧化鋰、順丁膠、聚氨酯丙烯酸酯、聚氯乙烯、氧化鋇、檸檬酸、醋酸纖維、玻璃微珠、聚己二酸丙二醇酯、PC、苯酚磺酸和抗氧劑，混合均勻、塑化造粒后煅燒即得；原料來源廣泛，成本低廉，邵氏硬度90?100；各個組分之間具有協同作用，斷裂伸長率高達400?600%，拉伸強度100?200MPa；壓縮永久變形性好，能量密度高，導電性好；低劑量，高效節能，可以精確制備，各個組分之間產生協同作用，懸臂梁沖擊強度120?180J/m，使用方便，導熱性好，工藝簡單，可以廣泛使用。

技術領域

本發明涉及石墨烯材料，尤其涉及一種石墨烯材料的制備方法。

背景技術

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。

石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料。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，用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

石墨烯常見的粉體生產的方法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法，薄膜生產方法為化學氣相沉積法CVD。

實際上石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結構。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。

2004年，英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·蓋姆（Andre Geim）和康斯坦丁·諾沃消洛夫（Konstantin Novoselov）發現他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片，這就是石墨烯。

這以后，制備石墨烯的新方法層出不窮。2009年，安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯體系中分別發現了整數量子霍爾效應及常溫條件下的量子霍爾效應，他們也因此獲得2010年度諾貝爾物理學獎。在發現石墨烯以前，大多數物理學家認為，熱力學漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以，它的發現立即震撼了凝聚體物理學學術界。雖然理論和實驗界都認為完美的二維結構無法在非絕對零度穩定存在，但是單層石墨烯能夠在實驗中被制備出來。

石墨烯內部碳原子的排列方式與石墨單原子層一樣以sp2雜化軌道成鍵，并有如下的特點：碳原子有4個價電子，其中3個電子生成sp2鍵，即每個碳原子都貢獻一個位于pz軌道上的未成鍵電子，近鄰原子的pz軌道與平面成垂直方向可形成π鍵，新形成的π鍵呈半填滿狀態。研究證實，石墨烯中碳原子的配位數為3，每兩個相鄰碳原子間的鍵長為1.42×10-10米，鍵與鍵之間的夾角為120°。除了σ鍵與其他碳原子鏈接成六角環的蜂窩式層狀結構外，每個碳原子的垂直于層平面的pz軌道可以形成貫穿全層的多原子的大π鍵與苯環類似，因而具有優良的導電和光學性能。

發明內容

本發明提供一種石墨烯材料的制備方法，解決現有石墨烯材料成本高昂、壓縮永久變形差、斷裂伸長率低和硬度低等技術問題。

本發明采用以下技術方案：一種石墨烯材料的制備方法，步驟為：

第一步：按照組份的質量份數配比稱取石墨100份、十二烷基磺酸鈉3-7份、烷基二苯胺1-5份、氫氧化鋰4-8份、順丁膠10-20份、聚氨酯丙烯酸酯15-25份、聚氯乙烯1-5份、氧化鋇15-35份、檸檬酸8-16份、醋酸纖維11-15份、玻璃微珠4-8份、聚己二酸丙二醇酯8-12份、PC60-80份、苯酚磺酸10-30份、抗氧劑2-6份；