[發(fā)明專利]一種通過(guò)機(jī)械剝離制備石墨烯的方法及其制備的石墨烯

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910254520.8
• 申請(qǐng)日: 2019-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109809397A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任國(guó)峰;馬立國(guó);劉少華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 任國(guó)峰
• 主分類號(hào): C01B32/19
• 分類號(hào): C01B32/19
• 代理公司: 上海尚象專利代理有限公司 31335
• 代理人: 徐炫

本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)機(jī)械剝離制備石墨烯的方法及其制備的石墨烯，該石墨烯的原料按質(zhì)量百分比計(jì)包含：石墨粉4％～25％，溶劑70％～95％，表面活性劑0.1％～5％。本發(fā)明還提供了該通過(guò)機(jī)械剝離制備石墨烯的方法，其包含：步驟1，按比例稱取各原料；步驟2，對(duì)石墨粉進(jìn)行膨化處理；步驟3，將膨化石墨與溶劑、分散劑混合，進(jìn)行分散處理；步驟4，將分散液進(jìn)行機(jī)械剝離；步驟5，將處理液進(jìn)行均勻化處理；步驟6，將處理液通過(guò)噴霧干燥，得到石墨烯粉體。本發(fā)明制備的石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電、抗菌、遠(yuǎn)紅外、抗紫外性能，未來(lái)可應(yīng)用在眾多領(lǐng)域。本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)單易操作，成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益高，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備石墨烯的方法方法及其制備的石墨烯，具體地，涉及一種通過(guò)機(jī)械剝離制備石墨烯的方法及其制備的石墨烯。

背景技術(shù)

石墨烯是從石墨中剝離出來(lái)的單層碳原子材料，由碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)，它是人類已知的厚度最薄、質(zhì)地最堅(jiān)硬、導(dǎo)電性最好的材料。石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，迄今為止研究者尚未發(fā)現(xiàn)石墨烯中有碳原子缺失的情況，碳原子之間的鏈接非常柔韌，比鉆石還堅(jiān)硬，強(qiáng)度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍，如果用石墨烯制成包裝袋，它將能承受大約兩噸重的物品，幾乎完全透明，卻極為致密，不透水、不透氣，即使原子尺寸最小的氦氣也無(wú)法通過(guò)，導(dǎo)電性能好，石墨烯中電子的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了光速的1/300，導(dǎo)電性超過(guò)了任何傳統(tǒng)的導(dǎo)電材料，化學(xué)性質(zhì)類似石墨表面，可以吸附和脫附各種原子和分子，還有抵御強(qiáng)酸強(qiáng)堿的能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種制備石墨烯的方法方法及其制備的石墨烯，制備的石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電、抗菌、遠(yuǎn)紅外、抗紫外性能，未來(lái)可應(yīng)用在眾多領(lǐng)域。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種通過(guò)機(jī)械剝離制備的石墨烯，其中，所述的石墨烯的原料按質(zhì)量百分比計(jì)包含：石墨粉4％～25％，溶劑70％～95％，表面活性劑0.1％～5％。

上述的通過(guò)機(jī)械剝離制備的石墨烯，其中，所述的表面活性劑包含聚乙烯醇、聚乙二醇、木質(zhì)素磺酸鈉、聚乙烯吡絡(luò)烷酮(PVP)、四甲基碳酸氫銨、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉中的任意一種或多種。

上述的通過(guò)機(jī)械剝離制備的石墨烯，其中，所述的溶劑包含二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇、二甲苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的任意一種或多種。

本發(fā)明還提供了上述的通過(guò)機(jī)械剝離制備石墨烯的方法，其中，所述的方法包含：步驟1，按比例稱取各原料；步驟2，對(duì)石墨粉進(jìn)行膨化處理；步驟3，將步驟2制備的膨化石墨與溶劑、分散劑混合，進(jìn)行分散處理；步驟4，將步驟3所得的分散液進(jìn)行機(jī)械剝離；步驟5，將步驟4所得的處理液進(jìn)行均勻化處理；步驟6，將步驟5所得的處理液通過(guò)噴霧干燥，得到石墨烯粉體。該方法中的采用的各項(xiàng)設(shè)備均為現(xiàn)有設(shè)備。

上述的通過(guò)機(jī)械剝離制備石墨烯的方法，其中，所述的步驟2包含：將石墨粉先進(jìn)行膨化，再將所得的膨脹石墨粉在干燥設(shè)備中進(jìn)行干燥，然后將其通過(guò)高溫連續(xù)膨化的方式進(jìn)行進(jìn)一步膨化處理，完成后利用膨脹石墨收集設(shè)備收集膨化石墨。干燥設(shè)備優(yōu)選為烘箱。

上述的通過(guò)機(jī)械剝離制備石墨烯的方法，其中，所述的步驟2中，干燥溫度為50～80℃，高溫連續(xù)膨化的溫度為180～300℃，膨化處理0.5～2h，膨化石墨采用常溫收集。

上述的通過(guò)機(jī)械剝離制備石墨烯的方法，其中，所述的步驟3中，將步驟2制備的膨化石墨與溶劑、分散劑按比例混合，通過(guò)超聲與機(jī)械攪拌聯(lián)合分散處理，處理時(shí)間為0.5～1h。

上述的通過(guò)機(jī)械剝離制備石墨烯的方法，其中，所述的步驟4中，將步驟3所得的分散液投入在線式高速高剪切研磨剝離設(shè)備，通過(guò)高速高剪切研磨剝離的方式進(jìn)行機(jī)械剝離，設(shè)備轉(zhuǎn)速為5000～7000轉(zhuǎn)/min，高速剪切的時(shí)間為10～20min。