[发明专利]一种高流动性石墨烯导电浆料的制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯导电浆料的制备方法，包括以下步骤，首先将石墨分散液在超声的条件下进行剥离后，再分离，得到石墨烯纳米片；然后将上述步骤得到的石墨烯纳米片、分散剂和溶剂进行混合后，得到预浆料；最后将上述步骤得到的预浆料进行砂磨打浆后，得到石墨烯导电浆料。本发明选择了低温常压的液相剥离法，采用石墨‑溶剂混合‑超声分散‑湿法砂磨的方法，先制备石墨烯纳米片，然后再制备流动的石墨烯导电浆料，能够在温和条件下快速、低成本地制备石墨烯。而且本发明制备的石墨烯具有完整的片层结构，没有进行表面修饰，保持二维片层的本征特点，具有高导电性、高流动性的特点，可作为导电添加剂在锂电池、超级电容器、导电涂层等领域。

技术领域

本发明属于石墨烯技术领域，涉及一种石墨烯导电浆料的制备方法，尤其涉及一种高流动性石墨烯导电浆料的制备方法。

背景技术

石墨烯是由单层碳原子六方紧密堆积而成的二维晶体材料，厚度约为0.335纳米，具有完美的晶体结构，具有超强的导电性能，是目前导电性最好的材料，其理论电子迁移率为200000cm2/V.S，理论热导率为5000W/m.K。石墨烯因其具有导电性、超高的比表面积、独特的二维网状结构、高强度及高电子迁移率等优异的性能，引起了人们的广泛关注，进而也促进了石墨烯制备技术的快速发展。正是由于具有上述诸多的优异物理化学性质，其在储能材料，环境工程，灵敏传感方面被广泛应用，被称为“黑金”或是“新材料之王”，而且潜在的应用前景广大，目前已成为全世界的关注焦点与研究热点。

为实现石墨烯的此类应用，能够制备具有优异性能石墨烯的制备方法就成为必须的任务。然而在实际应用中，石墨烯的制备就是制约石墨烯实际应用和发展的一个主要障碍。虽然至今科研人员已开发出众多的石墨烯制备方法。其中比较主流的方法有氧化石墨还原法、外延生长法和化学气相沉积法(CVD)等。氧化石墨还原法是目前制备石墨烯的最佳方法之一，是将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨，经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨)，加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯。该方法操作简单、制备成本低，可以大规模的制备出石墨烯，但因其在制备过程中引入强氧化剂浓硫酸或高锰酸钾等，不可避免地破坏了石墨烯的晶格结构，引入大量缺陷，从而导致石墨烯本征性能的严重缺失。

化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)是指反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。用外延生长法和化学气相沉积法虽然能够得到晶格完整、少缺陷的高品质大面积的石墨烯，但其制备成本昂贵、产率低、制备工艺要求苛刻，无法满足大规模生产的商业需要。因而上述的这些制备方法还不能满足现实中高品质石墨烯产业化的要求。

溶剂剥离法是最近两年才提出的，它的原理是将少量的石墨分散于溶剂中，形成低浓度的分散液，在高温高压下进行插层反应，破坏石墨层间的范德华力，此时溶剂可以插入石墨层间，进行层层剥离，制备出石墨烯。此方法不会像氧化-还原法那样破坏石墨烯的结构，可以制备高质量的石墨烯。但是存在对设备要求高，反应危险和成本高等问题，而且也存在化学试剂污染的问题。

更主要的是，无论上述哪种方法制备的石墨烯均欠缺流动性，无法解决石墨烯易团聚的固有缺陷，使得石墨烯在应用时缺乏流动性。

因此，为了更好的实现石墨烯的商业应用，如何得到一种更环保的制备高品质石墨烯的方法，同时克服石墨烯易团聚的缺陷，提高其流动性，是领域内各研发企业所面临的关键性挑战和亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种石墨烯导电浆料的制备方法，特别是一种高流动性石墨烯导电浆料的低温制备方法，本发明提供的常温液相剥离法，能在温和条件下快速、低成本的得到具有更好的导电性能的石墨烯，而且配合助剂，形成高流动性的石墨烯导电浆料，可作为导电添加剂在锂电池、超级电容器等领域。

本发明提供了一种石墨烯导电浆料的制备方法，包括以下步骤：