[發明專利]大量合成石墨烯和衍生物的系統和方法

在審

• 申請號: 201980057611.0
• 申請日: 2019-07-09
• 公開（公告）號: CN112672978A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 阿克夏·維維克·僧家羅;安舒爾·庫瑪·夏爾瑪;阿尤什·考施克
• 申請（專利權）人: 對數9物質科學私人有限公司
• 主分類號: C01B32/182
• 分類號: C01B32/182
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所(普通合伙) 11264
• 代理人: 劉俊;高珊

1.一種石墨烯和多個衍生物的合成方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

由顆粒形式的一陶瓷材料合成一陶瓷基板的步驟，并且其中，所述陶瓷材料選自由硅、鋁、鋯、鋅、鎂和鈣的氧化物組成的群組；

在合成的所述陶瓷基板上沉積碳材料的步驟，以合成涂布一碳質材料的一石墨烯陶瓷基板，其中，所述碳質材料選自由葡萄糖、乳糖、果糖、煤焦油、瀝青和回收塑料組成的群組；

將涂布所述碳質材料的所述石墨烯陶瓷基板分散/溶解在至少一溶劑中的步驟，以得到一分散溶液，并且其中，至少一溶劑選自包括丙酮、乙醇、水、異丙醇(IPA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亞砜(DMSO)的群組；

將所述分散溶液進行機械剪切的步驟，所述分散溶液包括溶解/分散在所述至少一溶劑中的涂布所述碳質材料的所述石墨烯陶瓷基底，以從涂布所述碳質材料的所述石墨烯陶瓷基板剝離一石墨烯層，并且其中，剝離所述石墨烯層的處理包括剝離一石墨烯衍生物；以及

處理所述石墨烯衍生物的步驟，其借由對剝離的所述石墨烯層進行超聲波處理以合成一石墨烯納米片。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述機械剪切處理以500至10000rpm的轉速旋轉或攪拌所述分散溶液1至5小時執行，以從涂布所述碳質材料的所述石墨烯陶瓷基板上剝離所述石墨烯層。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，動態地控制合成石墨烯納米片的片厚度。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，動態地控制合成石墨烯納米片的片直徑。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，借由控制所述機械剪切處理中的攪拌速度，動態地控制合成石墨烯納米片的結晶度。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，以硫酸(H₂SO₄)對涂布所述碳質材料的所述石墨烯陶瓷基板進行化學處理，使所述石墨烯納米片中的氧的百分比提高，并且其中，在開始所述機械剪切處理之前，對涂布所述碳質材料的所述石墨烯陶瓷基板進行化學處理。

7.一種借由機械剪切處理合成石墨烯和多個衍生物的系統，其特征在于，所述系統包括：

一燒杯，其儲存具有至少一溶劑的一合成石墨烯陶瓷復合材料，并且其中，借由以顆粒形式的一陶瓷材料合成一陶瓷基板，并且在合成的所述陶瓷基板上沉積一碳質材料，以合成涂布所述碳質材料的石墨烯陶瓷基板，以得到所述合成石墨烯陶瓷復合材料，并且其中，所述陶瓷材料選自由硅、鋁、鋯、鋅、鎂和鈣的氧化物組成的群組，并且其中，所述碳質材料選自由葡萄糖、乳糖、果糖、煤焦油、瀝青和回收塑料組成的群組，并且其中，所述至少一溶劑選自由丙酮、乙醇、水、異丙醇(IPA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亞砜(DMSO)組成的群組；以及

多個金屬刀片，其借由一圓桿耦接至一轉子，其中，所述多個金屬刀片旋轉以使一石墨烯層從所述石墨烯陶瓷基板上剝離，其借由對涂布所述碳質材料并溶解在至少一溶劑中的所述石墨烯陶瓷基板進行機械剪切過程，以從溶解/分散在所述至少一溶劑中的涂布所述碳質材料的所述石墨烯陶瓷基板中剝離所述石墨烯層。

8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述金屬刀片以500至10000rpm的速度旋轉1至5小時，以剝離所述石墨烯層。

9.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，剝離的所述石墨烯層包括剝落的一石墨烯衍生物。

10.根據權利要求7所述的系統，進一步包括一超聲波處理單元，以超聲波技術處理所述石墨烯衍生物以合成所述石墨烯納米片，并且其中，并且借由控制機械剪切處理中的攪拌速度以動態地控制合成所述石墨烯納米片的片厚度、片直徑和結晶度，并且其中，以硫酸(H₂8O₄)對所述石墨烯陶瓷基板化學處理以提高所述石墨烯納米片中的氧的百分比，并且其中，化學處理在開始機械剪切處理之前執行。