[发明专利]直接由石墨矿物电化学生产石墨烯片

权利要求书

1.一种直接由其中含有六边形碳原子中间层的石墨矿物粉的供应来生产孤立的石墨烯片的方法，所述中间层具有一定的层间间距，所述方法包括：

(a)通过在插层反应器中进行的电化学插层程序形成经插层的石墨化合物，其中所述反应器含有(i)液体溶液电解质，其包含溶解在其中的插层剂和石墨烯平面润湿剂；(ii)工作电极，其含有所述石墨矿物粉作为与所述液体溶液电解质处于离子接触的活性材料；和(iii)与所述液体溶液电解质处于离子接触的对电极，并且其中以足以实现将所述插层剂和/或所述润湿剂电化学插层到所述层间间距的电流密度和持续时间在所述工作电极和所述对电极上施加电流，其中所述润湿剂选自三聚氰胺、硫酸铵、十二烷基硫酸钠、钠(乙二胺)、四烷基铵、氨、脲、六亚甲基四胺、有机胺、芘、1-芘甲酸、1-芘丁酸、1-芘胺、聚(4-苯乙烯磺酸钠)、或其组合；并且

(b)使用超声处理、热冲击暴露、机械剪切处理、或其组合使所述经插层的石墨化合物膨化并从所述经插层的石墨化合物中分离所述六边形碳原子中间层以生产所述孤立的石墨烯片。

2.如权利要求1所述的方法，其中多个所述石墨矿物粉的颗粒分散在所述液体溶液电解质中、布置在工作电极隔室中、并且由与其处于电子接触的集流体负载或限制，并且其中所述工作电极隔室和负载在其上或限制在其中的所述多个颗粒不与所述对电极处于电子接触。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述多个颗粒聚集在一起以形成电子传导路径的网络。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述方法间歇地或连续地进行，并且所述石墨矿物粉的供应和所述液体溶液电解质间歇地或连续地提供到所述反应器中。

5.如权利要求2所述的方法，其中所述方法间歇地或连续地进行，并且所述石墨矿物粉的供应和所述液体溶液电解质间歇地或连续地提供到所述工作电极隔室中。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述石墨矿物粉含有一定比例的层状石墨材料，所述比例在按重量计从20％至97％的范围内。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述石墨矿物粉含有一定比例的层状石墨材料，所述比例在按重量计从30％至90％的范围内。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述工作电极不含有除了所述石墨矿物粉之外的其他石墨材料作为有待插层的电极活性材料。

9.如权利要求2所述的方法，其中所述工作电极隔室中的所述石墨矿物粉以按重量计高于20％的浓度分散在该液体溶液电解质中。

10.如权利要求2所述的方法，其中所述工作电极隔室中的所述石墨矿物粉以按重量计高于40％的浓度分散在该液体溶液电解质中。

11.如权利要求2所述的方法，其中所述工作电极隔室中的所述石墨矿物粉以按重量计高于50％的浓度分散在该液体溶液电解质中。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述机械剪切处理包括运行空气碾磨、空气喷射碾磨、球磨、旋转叶片机械剪切、或其组合。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述施加电流提供在0.1A/m²至600A/m²范围内的电流密度。

14.如权利要求1所述的方法，其中所述施加电流提供在1A/m²至500A/m²范围内的电流密度。

15.如权利要求1所述的方法，其中所述施加电流提供在10A/m²至300A/m²范围内的电流密度。