[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

本發明實施例提供了一種借由機械剪切處理合成石墨烯和多個衍生物的方法和系統。所述方法包括：由顆粒形式的陶瓷材料合成陶瓷基板；在合成陶瓷基板上沉積碳材料以合成涂布有碳質材料的石墨烯陶瓷基板；將涂布碳質材料的石墨烯陶瓷基板溶解/分散在一溶劑中并進行機械剪切，以得到石墨烯及其衍生物的分散溶液。對所述石墨烯分散體進一步進行超聲波處理以得到石墨烯納米片。

本申請案要求于2018年1月9日提交并在六個月后2018年7月9日發布的序列號為201811000944的印度臨時專利申請(Provisional Patent Application，PPA)的優先權，其標題為“借由機械剪切處理大量合成石墨烯和多個衍生物”，上述PPA的內容全文包含本發明內以作為參考。

技術領域

本發明的實施例大致上涉及石墨烯納米技術的領域。具體來說，本發明的實施例涉及大量合成石墨烯納米片和多個衍生物的系統和方法，其用于多種技術應用。進一步具體來說，本發明的實施例涉及使用環保、簡單、具有成本效益且大規模處理的機械剝離技術，以合成石墨烯和多個衍生物的系統和方法。

背景技術

石墨烯是包含二維結構的單原子層厚的碳片。石墨烯的二維結構由sp2雜化碳原子組成。石墨烯因其非凡的性能而引起廣泛的興趣。

具有諸如-COOH、-CHO、-OH等官能基的石墨烯層的官能化賦予這些石墨烯衍生物各種吸附性和導電特性。得到石墨烯和多個衍生物的最常用技術是Hummer法、透明膠帶法或化學氣相沉積法。Hummer法的缺點是由于使用非常強效的試劑而產生了化學雜質。此外，透明膠帶法具有低產率和來自透明膠帶上的粘合劑的化學雜質的局限性。最后，在化學氣相沉積(CVD)方法中雖然沒有雜質，但是低產率和高成本使得所述方法不適用于大量生產。另外，借由上述技術合成石墨烯和多個衍生物包括繁瑣的步驟，隨后是純化階段。

因此，需要一種使用環保、簡單、具有成本效益的機械剝離技術借此提高產量，以大量合成石墨烯和多個衍生物的系統和方法。并且，需要不用昂貴的化學物質并且不會向大氣釋放有毒物質也能合成石墨烯和多個衍生物的系統和方法。

借由閱讀以下說明書可以了解，本發明已解決上述缺點、短處和問題。

發明內容

本發明的實施例的主要目的是提供一種借由剝離法合成石墨烯納米片的簡單且成本有效的系統和方法。

本發明的實施例的另一目的是提供一種從石墨烯陶瓷復合材料剝離石墨烯的系統和方法。

本發明的實施例的另一目的是提供一種借由從石墨烯陶瓷復合材料剝離石墨烯以大量合成石墨烯納米片的系統和方法。

本發明的實施例的另一目的是提供一種借由范圍在500rpm-10000rpm內的高機械剪切處理和超聲波處理技術從石墨烯陶瓷復合材料剝離石墨烯的系統和方法。

本發明的實施例的另一目的是提供一種用于合成石墨烯以提取高純度石墨烯衍生物的系統和方法，其與其他化學合成方法相比，化學雜質和缺陷較少。

本發明的實施例的另一目的是提供一種合成石墨烯的系統和方法，其使用包括鋁、硅、鋅、鎂、鈣、鋯等的氧化物的陶瓷形成石墨烯陶瓷復合材料。

本發明的實施例的另一目的是提供一種合成石墨烯和多個衍生物的系統和方法，其使用葡萄糖、果糖、乳糖、煤焦油、瀝青、回收塑料作為石墨烯陶瓷復合材料中碳源。

本發明的實施例的另一目的是提供一種用于石墨烯陶瓷復合材料在多個溶劑/穩定劑中剝離的系統和方法，所述溶劑/穩定劑諸如丙酮、乙醇、水、異丙醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亞砜(DMSO)。

本發明的實施例的另一目的是提供一種由石墨烯陶瓷復合材料合成石墨烯納米片的系統和方法，其具有可控制片厚度的石墨烯納米片。