[發明專利]石墨烯與石墨烯分散漿料及其制備方法與特種涂料

有效

• 申請號: 202011005589.6
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN111924831B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 張馳;李盾;匡知群;唐虎
• 申請（專利權）人: 澤銥（佛山）工業技術有限公司;湖南邦澤科技有限公司;佛山湘潭大學綠色智造研究院
• 主分類號: C01B32/19
• 分類號: C01B32/19;C01B32/194;C09D163/00;C09D7/62;C09D7/61;C09D5/10;C09D5/08;C09D5/24;C09D161/06;C09D183/04;C09D109/02
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 杜寒宇

本發明涉及一種石墨烯及其制備方法、石墨烯分散漿料的制備方法以及含有該石墨烯分散漿料的特種涂料。本發明的石墨烯的制備方法對可膨脹石墨進行微波輻射處理，得到低缺陷的膨脹石墨，膨脹石墨與陰離子表面活性劑和/四級銨鹽之間相互作用，通過超聲處理在水相中直接剝離膨脹石墨，能有效地制備出低缺陷的少層石墨烯。本發明的石墨烯分散漿料的制備方法通過將石墨烯產物、水和助溶劑混合、調節酸堿度、加入分散劑并超聲分散，獲得的石墨烯分散漿料具有非凡的穩定性，靜置15天后幾乎沒有沉淀。本發明的特種涂料包含上述石墨烯分散漿料，具有良好的導靜電、導熱等性能。

技術領域

本發明涉及石墨烯制備技術領域，特別是涉及一種石墨烯及其制備方法、石墨烯分散漿料及其制備方法以及含有該石墨烯分散漿料的特種涂料。

背景技術

目前，石墨烯的制備方法物理法和化學法兩大類，具體包括微機械剝離法、取向附生法(晶膜生長法)、液/氣相直接剝離法、加熱SiC法、化學氣相沉積法、化學分散法、氧化-還原法、溶劑剝離法和溶劑熱法等。

機械剝離法，或稱微機械剝離法，是最簡單的一種方法，即直接將石墨烯薄片從較大的晶體上剝離下來。但是，這種方法存在一些缺點，如所獲得的產物尺寸不易控制，無法可靠地制備出長度足夠的石墨烯，因此不能滿足工業化需求。

液/氣相直接剝離法，指的是直接把石墨或膨脹石墨(通過快速升溫至1000℃以上把表面含氧基團除去來獲取)加入某種有機溶劑，借助超聲波、加熱或氣流的作用制備一定濃度的單層或多層石墨烯溶液。因以廉價的石墨或膨脹石墨為原料，制備過程不涉及化學變化。此法制備石墨烯具有成本低、操作簡單、產品質量高等優點，但也存在單層石墨烯產率不高、片層回疊團聚嚴重、需進一步脫去穩定劑等缺陷。

化學法合成法制備石墨烯，最初是以苯環或其它芳香體系為核，通過多步偶聯反應使苯環或大芳香環上6個C均被取代，循環往復，使芳香體系變大，得到一定尺寸的平面結構的石墨烯。此基礎上人們不斷加以改進，使得氧化石墨還原法成為最具有潛力和發展前途的合成石墨烯及其材料的方法。

化學氣相沉積法，是將一種或多種氣態物質導入到一個反應腔內發生化學反應，生成一種新的材料沉積在襯底表面。此法可滿足大規模工業化制備高質量、大面積石墨烯的要求，但目前因其較高的成本、復雜的工藝以及精確的控制加工條件，制約了這種方法制備石墨烯材料的發展，有待進一步深化研究。

外延生長法，或稱加熱SiC法，是Clarie Berger等人通過在單晶6H-SiC的Si-terminated(00001)面上加熱脫除Si制取石墨烯。這種方法需要高溫、高真空等苛刻的反應條件，且制得的石墨烯不易從襯底上分離出來，不能用于大量制造石墨烯。

氧化-還原法，是將石墨片分散在強氧化性混合酸中，例如濃硝酸和濃硫酸，然后加入高錳酸鉀或氯酸鉀等強氧化劑得到氧化石墨水溶膠，再經過超聲處理得到氧化石墨烯，最后通過還原得到石墨烯。此法也是目前實驗室最常用制備石墨烯的方法，但其最大的缺點就是廢液的后續處理非常困難，要投入大量資金用于環保處理設備的投資，產業化前景不佳。

Stankovich等人首次將鱗片石墨氧化并分散于水中，然后再用水合肼將其還原，在還原過程中使用高分子量的聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)對氧化石墨層表面進行吸附包裹，避免團聚。這種方法環保、高效，成本較低，并且能大規模工業化生產，缺點在于強氧化劑會嚴重破壞石墨烯的電子結構以及晶體的完整性，影響電子性質，因而在一定程度上限制了其在精密的微電子領域的應用。

上述石墨烯的制備方法，各有優劣。當前，如何制備低缺陷的石墨烯是一個研究重點。

發明內容

基于此，有必要提供一種低缺陷的石墨烯及其制備方法、石墨烯分散漿料及其制備方法以及含有該石墨烯分散漿料的特種涂料。

一種石墨烯的制備方法，包括以下步驟：

取可膨脹石墨，進行微波輻射處理，得到膨脹石墨；