[发明专利]一种石墨烯的制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)原矿处理：将石墨矿石水洗、晾干后，破碎为矿粉，再浮选矿粉得到精矿粉，然后对精矿粉进行高温除杂、磨细，得到石墨粉；(2)液相剥离：将步骤(1)所得石墨粉投入弱碱水溶液中浸泡，然后搅拌混合液，再将混合液射流；(3)后处理：将步骤(2)处理所得的混合液沉淀、过滤，将所得滤渣返回步骤(2)中浸泡，对所得滤液进行泡沫浮选，然后捞取液面的泡沫干燥得到石墨烯，剩余滤液返回步骤(2)中用于浸泡。本发明所述的石墨烯的制备方法具有操作简单、容易实现、对环境友好且成本较低的优点。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，特别是涉及一种石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是一种只有一个碳原子厚度的二维材料，又叫做单原子层石墨，是目前世上最薄的纳米材料。

石墨烯几乎完全透明，吸光率只有2.3％，透光性能非常好，且导热系数高达5300W/m²·K，高于碳纳米管和金刚石。石墨烯的特殊结构性能对新材料及军事科技都有很大的用途，可用于隐形飞机、军舰、坦克、雷达等设备的外体，用作遮光隔热、导热、散热、耐高温等材料。石墨烯在常温下的电子迁移率超过15000cm^2/V·s，比纳米碳管和硅晶体高，可用于制造性能更好、更轻、体积更小的输导线及晶体管，而且石墨烯的电阻率仅约为10^-6Ω·cm，比铜、银更低，是目前电阻率最小的材料，因此为微纳电子器件、电信号大规模输出载体的小型化和轻量化提供了物质支撑。石墨烯可广泛应用于生物医疗领域，如药物传送、癌症治疗和生物传感等。

目前，石墨烯的制备方法有机械剥离法、液体剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等。其中，机械剥离法可获得高品质石墨烯样品，但制作过程非常复杂耗时，产量有限。气相沉积法制备所得石墨烯的面积可任意调整，但其生产工艺复杂、生产环境苛刻，生产成本居高不下，且存在后续转移和分离难度大、成品率低的问题，在真正的商业化应用中仍然有很大的阻碍。氧化还原法能大规模生产石墨烯，但所得石墨烯的氧化基团多，在晶格结构上存在缺陷，性能往往大打折扣。传统液相剥离法是用有机溶剂将石墨进行剥离的，利用有机溶剂插入石墨片层之间，破坏石墨层与层之间的范德华力，同时结合超声波振荡、离心或高速剪切等外部能量输入，获得石墨烯。液相剥离法虽然操作简易、产率高，但需要使用大量的有机溶剂，如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二氯苯等，制备方法不环保，对环境危害大，成本高。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种石墨烯的制备方法，其具有操作简单、容易实现、对环境友好且成本较低的优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

(1)原矿处理：将石墨矿石水洗、晾干后，破碎为矿粉，再浮选矿粉得到精矿粉，然后对精矿粉进行高温除杂、磨细，得到石墨粉；

(2)液相剥离：将步骤(1)所得石墨粉投入弱碱水溶液中浸泡，然后搅拌混合液，再将混合液射流；

(3)后处理：将步骤(2)处理所得的混合液沉淀、过滤，将所得滤渣返回步骤(2)中浸泡，对所得滤液进行泡沫浮选，然后捞取液面的泡沫干燥得到石墨烯，剩余滤液返回步骤(2)中用于浸泡。