[发明专利]一种石墨烯材料及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯材料，其包括多个表面接枝有分散助剂的石墨烯片层，所述石墨烯片层与分散助剂的质量比为10:1~1:100，且该石墨烯材料加入到溶剂中无需辅助分散手段即可在5秒内自行分散形成石墨烯分散液。

2.如权利要求1所述的石墨烯材料，其特征在于，所述石墨烯片层与分散助剂的质量比为1:1~1:100，且该溶石墨烯材料的自行分散时间小于1秒。

3.如权利要求2所述的石墨烯材料，其特征在于，所述石墨烯片层与分散助剂的质量比为1:10~1:100，所述分散助剂将该每个石墨烯片层完全包覆，且该溶石墨烯材料的自行分散时间小于0.1秒。

4.如权利要求1所述的石墨烯材料，其特征在于，所述分散助剂具有多个极性官能团或非极性官能团，所述官能团为烷烃、烯烃、醚类、硝基化合物、二甲胺、脂类、酮类、醛类、硫醇、胺类、酰胺、醇类、酚类以及羧酸类中的一种或多种。

5.一种石墨烯材料的制备方法，其包括以下步骤：

将石墨烯原料、分散助剂以及溶剂混合得到一石墨烯分散液，该石墨烯原料与分散助剂的质量比为10:1~1:100，该石墨烯原料与溶剂的质量体积比为0.1毫克:1毫升~0.1克:1毫升；

对所述石墨烯分散液进行分散处理使石墨烯片层打开，并使所述分散助剂吸附在单个石墨烯片层的表面，该超声分散处理的过程中保持所述石墨烯分散液的温度低于所述分散助剂的分解温度和溶剂的沸点温度；以及

冷冻干燥所述石墨烯分散液以去除所述溶剂，并保留所述石墨烯片层和石墨烯片层表面的分散助剂。

6.如权利要求5所述的石墨烯材料的制备方法，其特征在于，所述对石墨烯分散液进行分散处理使石墨烯片层打开的方法为超声分散处理，且该超声分散处理的时间为10分钟~20小时，功率密度为0.5瓦/毫升~30瓦/毫升；所述对石墨烯分散液进行分散处理使石墨烯片层打开的方法为高速剪切，且该所述高速剪切的转速为10000转/分钟~100000转/分钟，时间为1小时~15小时;或所述对石墨烯分散液进行分散处理使石墨烯片层打开的方法为高速球磨，且该所述高速球磨的转速为100转/分钟~2000转/分钟，时间为1小时~15小时。

7.如权利要求5所述的石墨烯材料的制备方法，其特征在于，所述保持石墨烯分散液的温度低于分散助剂的分解温度和溶剂的沸点温度的方法为采用恒温水浴或循环冷却水。

8.如权利要求5所述的石墨烯材料的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥所述石墨烯分散液的方法包括以下步骤：

将所述石墨烯分散液快速降温冷冻成块体，该降温速率为0.5摄氏度/秒~100 摄氏度/秒；以及

将快速冷冻得到的块体进行快速干燥处理。

9.如权利要求8所述的石墨烯材料的制备方法，其特征在于，所述将石墨烯分散液快速降温的方法为将该石墨烯分散液直接放入液氮、干冰或超低温冰箱中。

10.如权利要求5所述的石墨烯材料的制备方法，其特征在于，所述对所述石墨烯分散液进行分散处理使石墨烯片层打开的步骤之后以及冷冻干燥的步骤之前进一步包括一对该石墨烯分散液离心处理的步骤，以使得所述石墨烯分散液中不同层数的石墨烯片层在石墨烯分散液中出现分离，并在所述石墨烯分散液的特定空间取样，冷冻干燥后得到特定石墨烯片层层数的石墨烯分散液。