[发明专利]石墨烯的制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

步骤1，预反应浆料配置：将含有碳材料和氧化性物质的反应物在-20℃～80℃的环境下混合均匀，得到预反应浆料；

步骤2，接枝反应：将步骤1得到的预反应浆料置于-20℃～200℃的环境下反应不超过48h，即得到接枝氧化官能团的石墨浆料；

步骤3，初步纯化：除去步骤2中部分未反应完的原料和/或反应中产生的杂质，然后干燥、粉碎，得到含有部分杂质的接枝氧化官能团的粉状石墨；

步骤4，解理：将步骤5得到的粉状石墨置于保护气氛中，加热解理，去除部分/全部接枝的氧化官能团，得到含有部分杂质的石墨烯半成品；

步骤5：高度纯化：将步骤4得到的石墨烯半成品，进行高度纯化，得到杂质含量不高于5000ppm的成品石墨烯。

2.一种权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤1中所述氧化性物质包括KMnO₄、氨水、HNO₃、H₃PO₄、H₃AsO₄、H₂SO₄、H₂SeO₄、H₆TeO₆、HF、HCl、HClO、HClO₃、HClO₄、HBrO₃、HBrO₄、H₅IO₆和HIO₃中的至少一种或/和含NO₃^-、PO₄^3-、AsO₄^3-、SO₄^2-、SeO₄^2-、TeO₆^6-、F^-、Cl^-、ClO^-、ClO₃^-、ClO₄^-、BrO₃^-、BrO₄^-、IO₆^5-和IO₃^–离子的碱金属盐中的至少一种。

3.一种权利要求1或2所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤1中所述碳材料的基本构成单元为石墨烯片层，包括鳞片石墨和/或微晶石墨；所述氧化性物质与所述碳材料的质量比例为1:(0.001～1)。

4.一种权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤2中所述反应采用一步反应时，反应温度为-20℃～200℃；采用多步反应时，每步的反应温度分别为T₁，T₂……T_n，其中-20℃≤T₁<T₂<T₃，……<T_n≤200℃，且至少有一步的反应温度大于或等于30℃，n为反应的步骤数，n≥2。

5.一种权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤3中除去杂质的方法为洗涤，包括过滤洗涤和/或离心洗涤；步骤5所述高度纯化的方法为洗涤，包括过滤洗涤和/或离心洗涤。

6.一种权利要求5所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤3中的洗涤所使用的洗涤液为有机洗液或无机洗液；步骤5中的洗涤所用的洗涤液为有机洗液或无机洗液。

7.一种权利要求6所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤3中的洗涤所使用的洗涤液为水、水的酸溶液或/和水的盐溶液。

8.一种权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤3中初步纯化后的杂质含量不低于1000ppm；步骤5中高度纯化后的杂质含量不高于1000ppm。

9.一种权利要求6所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤5的洗涤所使用的洗涤液为水、水的酸溶液或/和水的盐溶液。

10.一种权利要求7或9所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述水的酸溶液中含有的酸能够气化或分解为气体，且无残留组分；所述水的盐溶液中的盐能够升华或分解成气体，且升华或分解成气体后无残留物。