[發明專利]石墨烯粉末及改善石墨烯缺陷的方法

在審

• 申請號: 201910403412.2
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN111943182A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 李鎮宇;涂博閔;陳家榮;黃宇文
• 申請（專利權）人: 英屬維京群島商艾格生科技股份有限公司
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194;C01B32/182
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 于磊;李慧慧

一種改善石墨烯缺陷的方法，包括：于容置有石墨烯粉末且符合超臨界流體環境的反應槽中，通入并使具反應化合物及超臨界流體的混合流體浸滲該反應槽內的石墨烯粉末，其中，該反應化合物包括碳、氫、氮、硅或氧元素的化合物，以鈍化并修復該石墨烯粉末的石墨烯結構缺陷；以及使該混合流體與該石墨烯粉末分離，并以分子篩吸附該混合流體中殘存的該石墨烯粉末。本發明還提供使用上述方法所制的石墨烯粉末。通過本發明，可有效降低石墨烯的結構缺陷比例、增加石墨烯的組成含量及減少石墨烯的層數，提供具良好導熱及導電性能的石墨烯粉末。

技術領域

本發明涉及改善石墨烯缺陷的方法，尤其涉及一種以具反應化合物及超臨界流體的混合流體改善石墨烯缺陷的方法。

背景技術

石墨烯(Graphene)是一種具有單層碳原子所構成的二維蜂窩格狀的碳質材料，是最薄且最堅固的納米材料之一，且石墨烯具有優異的導電性、熱傳導性、機械與阻隔性質、熱穩定性、透光性及抗腐蝕性，因此可作為功能性填料應用于電子元件、發光元件、電磁波屏蔽、鋰電池電極、太陽能電池、導電涂料、散熱材料、導電油墨及生物傳感器等各方面領域。

目前，制備石墨烯主要方法包括：物理撥層、氧化還原、油炸、乙炔燃燒，但上述制法皆易導致石墨烯產生許多缺陷(defect)，該缺陷是由晶粒邊界的共價鍵斷裂而形成懸鍵(dangling bonds)；此缺陷若未處理則會影響石墨烯的電性、物性及化性，并進一步限制其應用領域。因此，修補該石墨烯缺陷是此技術領域所亟需解決的問題。

然而，現有技術主要采用濕式化學反應方式，以鍵結如氫或氧的元素修補該石墨烯缺陷，但該濕式化學反應是在室溫環境下進行，限制其鈍化缺陷的效果，所以無法完全恢復石墨烯具有的特性；再者，該濕式化學反應工藝的元素難以滲入多層石墨烯層及其內部，對雙層以上的石墨烯層無法修復完全；另外，該濕式化學反應工藝的工序復雜且成本昂貴，其工藝所形成的廢液更是對未來環境帶來隱憂，實已為量化生產石墨烯的障礙之一。

有鑒于此，有必要提出一種可有效降低石墨烯的缺陷、提升石墨烯性能及低工藝成本的改善石墨烯缺陷的方法，以解決已知技術所存在的問題。

發明內容

為解決上述的問題，本發明提供一種改善石墨烯缺陷的方法，包括：于容置有石墨烯粉末且符合超臨界流體環境的反應槽中，通入并使具反應化合物及超臨界流體的混合流體浸滲該反應槽內的石墨烯粉末，其中，該反應化合物包括碳、氫、氮、硅或氧元素的化合物，以鈍化并修復該石墨烯粉末的石墨烯結構缺陷；以及使該混合流體與該石墨烯粉末分離，并以分子篩吸附該混合流體中殘存的該石墨烯粉末。

本發明還提供一種石墨烯粉末，包括：具選自N-H、C-H、C-O、C-N及C-Si所組成組的至少一種化學鍵結的石墨烯，且該石墨烯的層數為20層以下；其中，該石墨烯粉末的2D/G值為0.3至0.6，及該石墨烯粉末的G/D值為2.0至4.0，且該2D/G值及該G/D值是由拉曼光譜分析的拉曼位移1351波數(D頻帶)、拉曼位移1587波數(G頻帶)，及拉曼位移2687波數(2D頻帶)的強度比值所獲得。

通過本發明的改善石墨烯缺陷的方法，可有效降低石墨烯的結構缺陷比例、增加石墨烯的組成含量及減少石墨烯的層數，能提供具良好導熱及導電性能的石墨烯粉末，且本發明具工藝簡單、無污染問題及低工藝成本的優勢，有廣泛的應用前景。

附圖說明

通過例示性的參考附圖說明本發明的實施方式：

圖1是石墨烯的缺陷改善處理設備的第一實施例的流程圖；

圖2是反應槽的裝置示意圖；

圖3是石墨烯的缺陷改善處理設備的第二實施例的流程圖；

圖4是石墨烯的缺陷改善處理設備的第三實施例的流程圖；

圖5是石墨烯的缺陷改善處理設備的第四實施例的流程圖；