[發(fā)明專利]一種少層隱晶質(zhì)石墨烯的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111487832.7
• 申請(qǐng)日: 2021-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN114014307B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪聲安;劉洪濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南潤(rùn)眾新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C01B32/19
• 分類號(hào): C01B32/19;C01B32/196
• 代理公司: 湖南仁翰律師事務(wù)所 43250
• 代理人: 鄒燦

本發(fā)明提供了一種少層隱晶質(zhì)石墨烯的低成本批量制備方法，通過(guò)全新的液相剝離工藝，得到高碳含量的少層隱晶質(zhì)石墨烯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種少層隱晶質(zhì)石墨烯的制備方法的浮選方法，屬于石墨烯制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

石墨烯(Graphene)是一種以sp²雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，且其幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光，石墨烯中碳原子間作用力十分強(qiáng)，在常溫下，即使周圍碳原子發(fā)生擠撞，石墨烯內(nèi)部電子受到的干擾也非常小，常溫下其電子遷移率超15000cm2/V·s，電子的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了光速的1/300，又碳比納米管或硅晶體高，而電阻率只有約10?6Ω·cm，比銅和銀更低。所以石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性的材料。石墨烯常見生產(chǎn)方法為機(jī)械剝離法、氧化插層再還原法、SiC外延生長(zhǎng)法，薄膜生產(chǎn)方法為化學(xué)氣相沉積法、液相剝離法、機(jī)械剝離法、液相機(jī)械剝離法等，其中，化學(xué)氣相沉積法可以獲得高質(zhì)量的石墨烯，然而產(chǎn)率低，對(duì)襯底要求高，轉(zhuǎn)移存在極大的困難；氧化插層再還原法可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)石墨烯，但是由于氧化過(guò)程中石墨烯的結(jié)構(gòu)遭到破壞，難以得到高質(zhì)量的石墨烯產(chǎn)品，而且氧化插層需要大量的濃硫酸，廢酸量巨大難以處理；液相剝離法是在合適的溶劑中，利用超聲能量對(duì)石墨片層進(jìn)行解離，然而，液相剝離法制備石墨烯存在難以去除殘留溶劑的問(wèn)題，而且溶劑剝離產(chǎn)率一般很低。相比之下，液相機(jī)械物理剝離法是一種能以低成本制備出高質(zhì)量石墨烯的可靠易行的方法。插層劑是液相機(jī)械物理剝離法中常用的剝層助劑，然而現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)機(jī)插層劑多為可溶性鹽或者表面活性劑，主要起調(diào)節(jié)水溶液表面張力作用，石墨烯制備工藝完成后易殘留于石墨烯中，對(duì)石墨烯的品質(zhì)造成影響。

公開號(hào)為CN113443620A的專利提供了一種將膨脹石墨、乙二醇加入到無(wú)機(jī)插層液中進(jìn)行攪拌預(yù)分散、高速剪切、高壓剝離，得到少層石墨烯納米分散液的方法；其選擇的無(wú)機(jī)插層劑為納米氣相二氧化硅、超細(xì)硫酸鋇、納米碳酸鈣、納米二氧化鈦、納米氧化鐵、納米氧化鋯、納米氧化鋅、球形氧化鋁、炭黑、碳納米管中的一種或幾種。但上述插層劑會(huì)吸附于隱晶質(zhì)石墨中難以分離，對(duì)最終石墨烯品質(zhì)影響較大，并且有機(jī)分散劑的使用對(duì)石墨烯的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能產(chǎn)生影響，影響其在導(dǎo)電材料或石墨烯在鉛蓄電池中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種少層石墨烯的制備方法。該方法可低成本的制備高碳含量的少層隱晶質(zhì)石墨烯。

一種少層隱晶質(zhì)石墨烯的制備方法，包括如下步驟：

S1將固定碳含量為40～80％的粒徑為100-200目的隱晶質(zhì)石墨粉，加水調(diào)成濃度為30wt％的礦漿后加入插層劑后進(jìn)行第一段磨礦，得到漿料Ⅰ；

S2將漿料Ⅰ稀釋至10wt％后，加入起泡劑、捕收劑、抑制劑和陰離子表面活性劑后進(jìn)行第一開路浮選，得到漿料Ⅱ；

S3將漿料Ⅱ濃縮至25wt％后，加入插層劑后進(jìn)行第二段磨礦；然后將漿料Ⅱ稀釋至23wt％后，加入插層劑，后進(jìn)行第三段磨礦，得到漿料Ⅲ；

S4將漿料Ⅲ稀釋至8wt％后，加入起泡劑、捕收劑、抑制劑和陰離子表面活性劑后進(jìn)行第二開路浮選，得到漿料Ⅳ；

S5將漿料Ⅳ濃縮至21wt％，加入插層劑后進(jìn)行第四段磨礦；然后將漿料Ⅳ稀釋至19wt％后，加入插層劑后進(jìn)行第五段磨礦，得到漿料Ⅴ；

S6將漿料Ⅴ稀釋至8wt％后，加入起泡劑、捕收劑、抑制劑和陰離子表面活性劑后進(jìn)行第三開路浮選，得到漿料Ⅵ；

S7，將漿料Ⅳ濃縮至17wt％后，加入插層劑和助磨劑后進(jìn)行第六段磨礦；然后將漿料Ⅱ稀釋至15wt％后，加入插層劑后進(jìn)行第七段磨礦，得到漿料Ⅶ；