[发明专利]一种石墨烯的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯的制备方法，包括如下步骤：S1、首先，在惰性气体保护的情况下，将氧化石墨烯分散于有机溶剂中，配制得到质量浓度为0.1mg/mL～10mg/mL的悬浊液；S2、将S1中得到的悬浊液进行超声和热搅拌处理，得到氧化石墨烯分散液；S3、将碱金属浸渍入S2中得到的氧化石墨烯分散液中，其中碱金属与氧化石墨烯的质量比为1.05～1.10:1，浸渍6h～10h后，过滤并干燥，得到石墨烯。与现有技术相比，本申请的有益效果是操作简单，反应条件温和可控，能够得到完整性良好的石墨烯。

技术领域

本发明属于石墨烯制备技术领域，特别涉及一种石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯是SP²杂化碳原子排列成蜂窝状六角平面晶体，厚度仅为单层原子，是一种新型碳纳米材料，是构成石墨、碳纳米管和富勒烯等的基本单元，具有特殊的物理化学特性。石墨烯是是英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆教授和康斯坦丁·诺沃肖洛夫教授率先于2004年通过一种简单的方法从石墨中剥离得到了单层石墨烯。在目前得到的二维材料里，石墨烯厚度最薄、比表面积较大，是人类已知强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、导电性最佳的材料。正是由于这些优异的物理性能及巨大的应用前景，石墨烯的发现者于2010年获得了诺贝尔物理学奖。

目前制备石墨烯的方法主要包括机械剥离、高温CVD生长、外延生长、化学超声分散剥离、氧化石墨烯还原等。虽然经过十余年的高速发展，关于石墨烯的研究已经取得了巨大的成就，但到目前制备石墨烯的技术工艺还不成熟，即便是最接近实用的CVD法制备的石墨烯膜面积依然不够大。而且现在除去机械剥离法以外，其他工艺制备得到的石墨烯均达不到一致性的品质，而机械剥离法效率极低，因此现有的合成技术都不能适应工业化应用。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有石墨烯制备方面存在的上述问题，提供一种石墨烯的制备方法。

为了实现上述目的，本申请采用的技术方案为：一种石墨烯的制备方法，包括如下步骤：

S1、首先，在惰性气体保护的情况下，将氧化石墨烯分散于有机溶剂中，配制得到质量浓度为0.1mg/mL～10mg/mL的悬浊液；

S2、将S1中得到的悬浊液进行超声和热搅拌处理，得到氧化石墨烯分散液；其中超声功率100w～500w，超声时间5h～24h，加热温度为20℃～80℃，热搅拌时间为8h～24h，搅拌速度为100r/min～350r/min；

S3、将碱金属浸渍入S2中得到的氧化石墨烯分散液中，其中碱金属与氧化石墨烯的质量比为1.05～1.10:1，浸渍6h～10h后，过滤并干燥得到石墨烯。

进一步的，所述有机溶剂为四氢呋喃、二甲基碳酸酯或碳酸甲乙酯中的一种或几种的混合溶液。

进一步的，所述碱金属为元素周期表中第一主族的金属元素。

进一步的，所述S1中悬浊液的质量浓度为1mg/mL～2mg/mL。

进一步的，所述S2中的超声时间为10h，超声功率为300w，加热温度为50℃，搅拌速度为220r/min，热搅拌时间均为13h。

进一步的，所述S3中的浸渍时间为8h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：操作简单，反应条件温和可控，且得到的石墨烯是氧化石墨烯与碱金属自还原所得，完整性好，且能够规模化生产，有望实现石墨烯的工业化生产。

附图说明

图1是本发明采用的氧化石墨烯的拉曼图谱；

图2为本发明实施例1中锂金属还原氧化石墨烯得到的石墨烯的拉曼图谱；

图3为本发明实施例2中钠金属还原氧化石墨烯得到的石墨烯的拉曼图谱；