[发明专利]由焦炭或煤直接超声处理生产石墨烯片

权利要求书

1.一种由焦炭或煤粉的供应源来生产孤立的石墨烯片的方法，所述焦炭或煤粉在其中含有具有一定的层间间距的六方碳原子域和/或六方碳原子中间层，所述方法包括：

(a)将所述焦炭或煤粉的颗粒分散在其中含有任选的表面活性剂或分散剂的液体介质中，以产生悬浮液或浆料，其中所述焦炭或煤粉选自石油焦炭、煤衍生的焦炭、中间相焦炭、合成焦炭、风化褐煤、无烟煤、褐煤、沥青煤、或天然煤矿粉、或其组合；以及

(b)将所述悬浮液或浆料暴露于在一定能量水平下的超声处理持续足够长的时间，以产生在所述液体介质中的所述孤立的石墨烯片。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述焦炭或煤粉的所述颗粒在步骤(a)之前从未被预先插层或氧化。

3.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：除去所述液体介质以回收呈干粉形式的所述孤立的石墨烯片。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述超声处理步骤是在低于100℃的温度下进行的。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述能量水平是大于80瓦特。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述超声处理步骤之后是选自以下的机械剪切处理：空气碾磨、空气喷射碾磨、湿磨、球磨、旋转叶片剪切、或其组合。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述液体介质包含水、有机溶剂、醇、单体、低聚物、或其组合。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述液体介质进一步包含分散在所述液体介质中的单体或低聚物，并且所述步骤(b)包括所述单体或低聚物聚合形成聚合物。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述液体介质进一步包含溶解或分散在所述液体介质中的聚合物，并且将所述孤立的石墨烯片与所述聚合物混合以形成复合组合物。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述表面活性剂或分散剂选自下组，该组由以下各项组成：阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、硅酮表面活性剂、含氟表面活性剂、聚合物表面活性剂、六偏磷酸钠、木质素磺酸钠、聚(4-苯乙烯磺酸钠)、十二烷基硫酸钠、硫酸钠、磷酸钠、磺酸钠、及其组合。

11.如权利要求1所述的方法，其中，所述表面活性剂或分散剂选自三聚氰胺、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。

12.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，并且所述焦炭或煤粉供应源和所述液体介质被间歇地或连续地提供到超声处理室中。

13.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(b)中产生的分散在所述液体介质中的所述孤立的石墨烯片形成石墨烯浆料，所述石墨烯浆料被沉积到固体基底的表面上以在剪切应力或压缩应力的影响下使所述石墨烯片平行于所述基底表面排列而形成石墨烯湿膜，并且其中，所述湿膜被干燥以形成石墨烯干膜。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述浆料是使用浇铸、涂覆、喷涂、印刷、或其组合的程序被沉积到所述表面上的。

15.如权利要求13所述的方法，其中，使所述石墨烯湿膜或石墨烯干膜经受在从100℃至3,200℃的温度下的热处理。

16.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(b)中产生的分散在所述液体介质中的所述孤立的石墨烯片形成石墨烯浆料，并且所述方法进一步包括添加特性改性剂或化学物种以产生墨料组合物的步骤。