[發明專利]一種石墨烯及其低成本制備方法

有效

• 申請號: 201810384292.1
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108314017B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 顧健;龐愛民;郭翔;李磊
• 申請（專利權）人: 湖北航天化學技術研究所
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184
• 代理公司: 11009 中國航天科技專利中心
• 代理人: 范曉毅

1.一種石墨烯的低成本制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)、將塑料制品破碎或裁切后進行球磨，得到塑料碎片；

(2)、將所述塑料碎片在真空條件下進行高溫碳化，并將碳化后得到的粉末塊進行球磨，得到碳化粉；

(3)、將所述碳化粉在真空條件下，且通入還原氣體和保護氣體的條件下進行煅燒；

(4)、將煅燒后的粉末進行洗滌、純化、干燥處理，得到石墨烯；

所述塑料制品為聚乙烯塑料制品、聚苯乙烯塑料制品或聚丙烯塑料制品；

所述步驟(1)中的塑料碎片的片徑為幾微米～幾百微米；

所述步驟(2)中高溫碳化的溫度為800～1500℃，碳化時間為5～80min；

所述步驟(3)中煅燒溫度為1000～1500℃，煅燒時間為10～80min。

2.根據權利要求1所述的石墨烯的低成本制備方法，其特征在于：所述塑料制品為塑料袋、塑料瓶、塑料皮或塑料膜。

3.根據權利要求1所述的石墨烯的低成本制備方法，其特征在于：所述步驟(1)將塑料制品裁切后進行球磨之前對塑料制品進行清洗，具體清洗步驟包括：

(1.1)、將塑料制品剪切開放入溶劑中置于超聲波清洗機中進行清洗，除掉塑料制品表面的污染物；

(1.2)、將清洗后的塑料制品進行破碎或裁切，之后采用溶劑按照步驟(1.1)的方法再次清洗。

4.根據權利要求3所述的石墨烯的低成本制備方法，其特征在于：所述步驟(1.1)中超聲頻率為100～1000W，超聲時間為5～60min。

5.根據權利要求3所述的石墨烯的低成本制備方法，其特征在于：所述步驟(1.1)中所述溶劑為無水乙醇、丙酮、四氫呋喃、乙酸乙酯、乙醚或二甲基甲酰胺。

6.根據權利要求1所述的石墨烯的低成本制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中進行球磨的球料質量比為10：1～100：1。

7.根據權利要求1所述的石墨烯的低成本制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中球磨速度為2000～10000rpm，球磨時間為30～200min。

8.根據權利要求1所述的石墨烯的低成本制備方法，其特征在于：所述步驟(2)、(3)中真空度＜10^-3MPa；所述步驟(2)中得到的碳化粉的粒徑為10nm～200nm。

9.根據權利要求1所述的石墨烯的低成本制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中球磨速度為1000～8000rpm，球磨時間為10～150min。

10.根據權利要求1所述的石墨烯的低成本制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中還原氣體為氫氣或一氧化碳，還原性氣體的質量流量為10～200sccm。

11.根據權利要求1所述的石墨烯的低成本制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中保護氣體為氮氣、氦氣、氬氣或氖氣，保護氣體的質量流量為100～800sccm。

12.根據權利要求1所述的石墨烯的低成本制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中進行多次洗滌、純化、干燥處理；洗滌次數為2～6次；洗滌溶劑為去離子水、無水乙醇、丙酮或乙酸乙酯。

13.根據權利要求1所述的石墨烯的低成本制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中純化工藝為離心分離、電滲析、抽濾、透析或分子膜過濾中的一種或兩種的組合；所述步驟(4)中干燥溫度為20～80℃，干燥時間為2～12h。

14.權利要求1～13任一權利要求的制備方法制備得到的石墨烯。