[发明专利]利用剪切流动的高品质石墨烯制备方法及制备装置

说明书

本发明公开利用剪切流动的高品质石墨烯制备方法及制备装置。本发明的石墨烯制备方法的特征在于，包括：向储存于反应器的反应空间的包含溶剂的流体投入石墨类物质的步骤；以及使投入上述石墨类物质的流体进行旋转并利用通过流体的旋转流动而产生的剪切力剥离石墨类物质来制备石墨烯的步骤。

技术领域

本发明涉及石墨烯制备方法，更详细地，涉及利用剪切流动的高品质石墨烯制备方法。

并且，本发明涉及适合于实现上述石墨烯制备方法的制备装置。

背景技术

通常，将石墨烯定义为具有二维平面结构的六边形结晶结构的单层碳。

相比于以往的碳材料，石墨烯具有呈现出优秀的导电性、导热性及机械强度的优点，因而其为有望利用于半导体、显示器等多种领域的碳材料。

上述石墨烯以多种方法来制备。

图1为简要示出利用氧化/还原方法的石墨烯制备方法的图。

参照图1，利用氧化/还原方法的石墨烯制备方法通过对石墨(graphite)进行氧化来形成氧化石墨(graphite oxide)，并对其进行剥离来获取氧化石墨烯(graphene oxide)后通过还原来制备石墨烯。

利用氧化/还原方法的石墨烯制备方法具有如下优点，即，可将廉价的石墨作为原料物质来制备大量的石墨烯，并可以利用石墨烯分散液来进行溶液工序。但是，此方法存在如下问题，即，在石墨的氧化过程中碳晶被破坏，因而所制备出的石墨烯存在很多化学缺陷和结构缺陷，因此，导致石墨烯性能差。

图2为简要示出利用超声波的石墨烯制备方法的图。

参照图2，利用超声波的石墨烯制备方法在施加超声波的溶剂内直接剥离石墨来制备石墨烯。此方法不伴随氧化/还原工序，因此，可以制备缺陷少的石墨烯，并可以确保优秀的电特性。但是，此方法因石墨的剥离效率的局限性而存在石墨烯的生产速度低的缺点。并且，此方法因超声波设备的技术局限性而存在难以连续生产大量石墨烯的局限性。

作为制备石墨烯的另一种方法，还有利用化学气相沉积法(CVD)等来在高温环境中合成石墨烯的方法。此方法具有可直接在基板上形成石墨烯的优点，但是因高温工序而存在制备石墨烯需要高额费用的缺点。

与本发明有关的背景技术有韩国公开专利公报第10-2011-0077606号(2011年07月07日公开)，在上述文献中公开了在向1-丙醇添加石墨后通过超声波分解来制备石墨烯的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供利用剪切流动的高品质石墨烯制备方法。

本发明的另一目的在于，提供可以适用于上述石墨烯制备方法的石墨烯制备装置。

技术方案

用于实现上述目的的本发明实施例的石墨烯制备方法的特征在于，包括：向储存于反应器的反应空间的包含溶剂的流体投入石墨类物质的步骤；以及使投入上述石墨类物质的流体进行旋转并利用通过流体的旋转流动而产生的剪切力(shear force)剥离石墨类物质来制备石墨烯的步骤。

此时，上述反应器可包括：内侧主体，沿着水平方向延伸；以及圆筒形外侧主体，以与上述内侧主体相隔开的状态包围上述内侧主体来在内部形成反应空间。

并且，可在上述圆筒形外侧主体的一侧投入石墨类物质，可在上述圆筒形外侧主体的另一侧排出石墨烯。

并且，上述溶剂可包含N-甲基吡咯烷酮(NMP；N-methyl-2-pyrrolidinone)及N,N-二甲基甲酰胺(DMF；N,N-dimethylformamide中的1种以上。