[發(fā)明專利]一種利用人工石墨邊角廢料制備石墨烯的方法及采用該方法得到的石墨烯

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• 申請(qǐng)日: 2019-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN111099581A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃睿之;王乾龍;唐婕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市深瑞墨烯科技有限公司
• 主分類號(hào): C01B32/19
• 分類號(hào): C01B32/19
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種利用人工石墨邊角廢料制備石墨烯的方法及采用該方法得到的石墨烯，所述方法包括：人工石墨邊角廢料與含表面活性劑的有機(jī)溶劑混合分散得到石墨懸濁液，對(duì)石墨懸濁液進(jìn)行液相剝離得到石墨烯分散液，干燥后得到所述的石墨烯。本方法采用超聲或剪切力等物理方法在含表面活性劑的有機(jī)溶劑中對(duì)人工石墨片邊角廢料進(jìn)行原位液相剝離得到石墨烯，可以保證石墨烯的結(jié)構(gòu)和性能不被破壞。本發(fā)明采用廉價(jià)易得的人工石墨片邊角廢料為原料，變廢為寶，能有效降低生產(chǎn)成本，工藝過程可控，適合工業(yè)化推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石墨廢料利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用人工石墨邊角廢料制備 石墨烯的方法及采用該方法得到的石墨烯。

背景技術(shù)

石墨烯是一種由sp2雜化碳原子構(gòu)成的二維平面片狀結(jié)構(gòu)。石墨烯具有優(yōu) 異的電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)以及力學(xué)特性，因而被稱為“神奇材料”、“黑金”等。因 為這些特殊性質(zhì)，石墨烯可應(yīng)用在眾多領(lǐng)域如新能源、醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、航空航天、 防腐涂料、半導(dǎo)體等。石墨烯行業(yè)發(fā)展前景光明，市場(chǎng)巨大，但是從目前石墨 烯整個(gè)行業(yè)發(fā)展情況來(lái)看，還存在一系列的問題和制約因素。石墨烯的制備就 是制約石墨烯應(yīng)用的發(fā)展的瓶頸之一。現(xiàn)在主流的制備方法有氧化還原法，化 學(xué)氣相沉積法，液相剝離法等。氧化還原法可大規(guī)模制備石墨烯，但其制備過 程中要大量使用濃硫酸和高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑，在污染環(huán)境的同時(shí)會(huì)在石墨烯 結(jié)構(gòu)中引入大量缺陷。化學(xué)氣相沉積法可得到品質(zhì)較高的石墨烯，但由于其成 本昂貴，產(chǎn)率較低，暫時(shí)還無(wú)法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要。液相剝離法操作簡(jiǎn) 單，成本較低，可以大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯，但石墨烯產(chǎn)品質(zhì)量和所使用的石墨原 材料有很大關(guān)系，現(xiàn)在市場(chǎng)上通過液相剝離法生產(chǎn)的石墨烯質(zhì)量參差不齊，大 部分為層數(shù)較多(20層)的納米石墨片。

因此，未了更好的實(shí)現(xiàn)石墨烯的商業(yè)應(yīng)用，如何高效率低成本地制備高品 質(zhì)石墨烯是現(xiàn)階段急需解決的問題。

近年來(lái)，隨著消費(fèi)電子行業(yè)的快速發(fā)展，人工石墨片被廣泛用于電子產(chǎn)品 散熱。現(xiàn)在人工石墨市場(chǎng)成熟，產(chǎn)能充足，總年產(chǎn)能為千萬(wàn)平左右，各生產(chǎn)商 之間競(jìng)爭(zhēng)激烈，已經(jīng)進(jìn)入價(jià)格戰(zhàn)階段。人工石墨散熱片以聚酰亞胺(PI)為原 材料，其制備過程包括高溫處理，壓延處理，模切等。在高溫處理過后，聚酰 亞胺膜石墨化成為石墨膜。此石墨膜在后續(xù)模切過程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生部 分不能使用的邊角廢料，造成大量浪費(fèi)。將這些人工石墨邊角料變廢為寶精加 工成高附加值的產(chǎn)品，既能進(jìn)一步降低人工石墨散熱片的成本，也能節(jié)約資源 避免浪費(fèi)。相比于液相剝離法中常使用的天然石墨粉原材料，人工石墨邊角廢 料經(jīng)過高溫石墨化處理，純度較高，石墨晶體結(jié)構(gòu)更加完整，理論上更加適合 作為石墨烯制備的原材料。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用人工石墨邊角 廢料制備石墨烯的方法及采用該方法得到的石墨烯，本方法采用超聲或剪切力 等物理方法在含表面活性劑的有機(jī)溶劑中對(duì)人工石墨片邊角廢料進(jìn)行原位液相 剝離得到石墨烯，可以保證石墨烯的結(jié)構(gòu)和性能不被破壞。本發(fā)明采用廉價(jià)易 得的人工石墨片邊角廢料為原料，變廢為寶，能有效降低生產(chǎn)成本，工藝過程 可控，適合工業(yè)化推廣。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種利用人工石墨邊角廢料制備石墨烯的方法， 所述方法包括：

人工石墨邊角廢料與含表面活性劑的有機(jī)溶劑混合分散得到石墨懸濁液， 對(duì)石墨懸濁液進(jìn)行液相剝離得到石墨烯分散液，干燥后得到所述的石墨烯。

本方法采用超聲或剪切力等物理方法在含表面活性劑的有機(jī)溶劑中對(duì)人工 石墨片邊角廢料進(jìn)行原位液相剝離得到石墨烯，可以保證石墨烯的結(jié)構(gòu)和性能 不被破壞。本發(fā)明采用廉價(jià)易得的人工石墨片邊角廢料為原料，變廢為寶，能 有效降低生產(chǎn)成本，工藝過程可控，適合工業(yè)化推廣。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的人工石墨邊角廢料通過以下途徑 產(chǎn)生：

在使用聚酰亞胺原料生產(chǎn)人工石墨片的過程中，高溫石墨化后模切產(chǎn)生所 述的人工石墨邊角廢料。