[發明專利]一種金屬催化劑制備高導熱石墨烯膜的方法在審

申請號：	202110709022.5	申請日：	2021-06-25
公開（公告）號：	CN113321207A	公開（公告）日：	2021-08-31
發明（設計）人：	李永鋒	申請（專利權）人：	太原理工大學
主分類號：	C01B32/184	分類號：	C01B32/184
代理公司：	太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110	代理人：	楊斌華
地址：	030024 ***	國省代碼：	山西;14
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種金屬催化劑制備導熱石墨方法
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【說明書】：

一種金屬催化劑制備高導熱石墨烯膜的方法，屬于石墨烯材料技術領域，可解決現有制備高導熱石墨烯膜的條件復雜的問題，采用如下步驟：第一步，采用攪拌的方式，將氧化石墨烯分散至單層氧化石墨烯；第二步，向單層氧化石墨烯中加入金屬鹽作為催化劑，通過涂布工藝，制成薄膜；第三步，將第二步得到的薄膜置于石墨化爐內，加熱，得到高導熱系數的石墨烯膜。本發明通過微量金屬催化劑低溫誘導石墨化，在低于傳統石墨化溫度2800℃的條件下，達到較高的導熱系數。

技術領域

本發明屬于石墨烯材料技術領域，具體涉及一種金屬催化劑制備高導熱石墨烯膜的方法。

背景技術

石墨烯是由單層碳原子通過sp²雜化緊密堆積形成的二維蜂窩狀晶體結構，具有極高的導熱率，優異的電學性能和力學性能，被視為非常理想的新型導熱材料之一，石墨烯的制備方法可以歸納為機械剝離法、氣相沉積法以及石墨氧化還原法三大類。氧化還原法由于工藝簡單可靠，被認為是一種非常有效的合成石墨烯的方法。采用改進的Hummers法將天然石墨氧化并經過超聲剝離能夠得到分散均勻的氧化石墨烯膠狀懸浮液，通過對石墨烯膠狀懸浮液施加定向作用力可以得到高取向度的氧化石墨烯薄膜，還可以通過溶液鑄造在局域復雜結構的器件表面涂覆高定向的氧化石墨烯薄膜，通過熱處理除去氧化石墨烯上的含氧官能團，就可以得到高導熱的石墨烯薄膜。

宏觀組裝氧化石墨烯或者石墨烯納米片的石墨烯膜是納米級石墨烯的主要應用形式，常用的制備方法是抽濾法、刮膜法、旋涂法、噴涂法和浸涂法等。通過進一步的高溫處理，能夠修補石墨烯的缺陷，能夠有效的提高石墨烯膜的導電性和熱導性，可以廣泛應用于智能手機、智能隨時硬件、平板電腦、筆記本電腦等高散熱需求隨身電子設備中去。

石墨化處理可修復石墨烯材料的缺陷，使之導電導熱性能得到大幅度提升，然而，石墨化處理的要求苛刻，往往需要2500℃以上的高溫處理。

申請號2017109534972，一種催化石墨化的方法以及一種超柔性高導熱石墨烯膜的制備方法，公開了一種催化石墨化的方法以及利用該方法制備高導熱石墨烯膜，該制備方法不僅需要催化劑，還需要還原劑，還需要保持壓力20-60MPa，保溫3h以上，制備條件復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用金屬催化制備高導熱石墨烯膜的方法，在低于傳統石墨化溫度2800℃，達到較高的導熱系數。

本發明采用如下技術方案：

一種金屬催化劑制備高導熱石墨烯膜的方法，包括如下步驟：

第一步，采用攪拌的方式，將氧化石墨烯分散至單層氧化石墨烯；

第二步，向單層氧化石墨烯中加入金屬鹽作為催化劑，通過涂布工藝，制成薄膜；

第三步，將第二步得到的薄膜置于石墨化爐內，加熱，得到高導熱系數的石墨烯膜。

進一步地，第一步中所述攪拌速度為1000-10000轉/min，攪拌時間為1h-10h。

進一步地，第二步中所述金屬鹽包括乙酸鐵、乙酸鈷和氯化鐵中的任意一種，加入量為單層氧化石墨烯質量的0.1%-1%。

進一步地，第二步中所述薄膜的厚度為20-200微米。