[发明专利]利用高速均质化预处理和高压均质化制备石墨烯的方法

说明书

本发明涉及一种制备石墨烯的方法，该方法通过使膨胀石墨高速均质化来制备进料溶液，然后使所述进料溶液高压均质化，从而通过提高膨胀石墨在进料溶液中的分散性来改善高压均质化的效率。因此，与常规方法相比，石墨烯制备效率优异并且制得的石墨烯的尺寸均匀。

相关申请的交叉引用

本申请要求在韩国知识产权局于2014年12月11日提交的韩国专利申请No.10-2014-0178603的优先权的权益，该申请的公开内容通过引用全部并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种利用高速均质化预处理和高压均质化制备石墨烯的方法。

背景技术

石墨烯是半金属物质，其中，碳原子通过二维sp2键合形成以六边形形状连接的排布，同时具有相当于碳原子层的厚度。近来，已经报道对具有一个碳原子层的石墨烯薄片的性能进行评价，结果，石墨烯薄片可以表现出约50,000cm²/Vs以上的电子迁移率的非常优异的电导率。

另外，石墨烯具有结构和化学稳定性以及优异的热导率的特性。此外，石墨烯仅由相对较轻的元素碳组成，因此，容易加工成一维或二维纳米图案。由于这种电学、结构、化学和经济特性，石墨烯有望在将来取代硅基半导体技术和透明电极，特别地，由于优异的机械性能，能够应用于柔性电子器件领域。

由于石墨烯的许多优点和优异性能，已经提出或研究能够由碳基材料(如石墨)更有效地大规模生产石墨烯的多种方法。特别地，已经以各种方式研究了能够容易地制备具有较少的缺陷产生并且具有更小的厚度和较大的面积的石墨烯薄片或片状物的方法，使得更显著地表现石墨烯的优异性能。这种现有的制备石墨烯的方法包括：

首先，已知通过物理方法，如使用胶带，从石墨中剥离石墨烯薄片的方法。然而，这种方法不适合大规模生产，并且具有非常低的剥离产率。

已知另一方法，其中，石墨通过化学方法如氧化而剥离，或者将酸、碱、金属等插入石墨碳层之间来得到由插层化合物剥离的石墨烯或其氧化物。

然而，前者的方法会在通过使石墨氧化并将由此得到的氧化石墨烯再还原来进行剥离来得到石墨烯的得到石墨烯的过程中，在最终制得的石墨烯中产生许多缺陷。这会不利地影响最终制得的石墨烯的性能。此外，后者的方法还需要进一步的处理，如使用和处理插层化合物，因此，整个过程复杂，产率不足，并且该方法的经济性会较差。此外，以这种方法不容易得到具有较大面积的石墨烯薄片或片状物。

由于这些方法的问题，近来，应用最多的方法是：在将石墨等分散在液体中的状态下，通过使用超声波辐射、球磨等的研磨方法，通过剥离石墨中含有的碳层来制备石墨烯。然而，这些方法也存在问题：难以得到具有足够小的厚度和较大的面积的石墨烯，在剥离过程中在石墨烯中产生许多缺陷，或者剥离产率不足等。

因此，不断需要能够以更高的产率容易地制备具有较小的厚度和较大的面积的石墨烯薄片或片状物的制备方法。

发明内容

技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种制备石墨烯的方法，该方法通过利用高速均质化预处理和高压均质化，能够以优异的效率制备尺寸均匀的石墨烯。

技术方案

为了实现这些目的，本发明提供一种制备石墨烯的方法，包括：

对含有膨胀石墨和分散剂的分散液进行高速均质化来制备进料溶液的步骤(步骤1)；以及

使所述进料溶液通过高压均质器的步骤，所述高压均质器包括入口、出口以及连接在所述入口和所述出口之间并且具有微米级直径的微通道(步骤2)。