[发明专利]一种石墨烯及其制备方法

说明书

本发明公开一种石墨烯及其制备方法，包括步骤：A、对石墨粉进行干燥；向胶黏剂中加入有机溶剂，搅拌均匀，对胶黏剂进行稀释；然后将干燥的石墨粉加入到稀释后的胶黏剂中，搅拌均匀，制得含石墨粉的胶黏剂；所述胶黏剂为生物基胶黏剂；B、将含石墨粉的胶黏剂从后辊和中辊之间加入到三辊研磨机中，调节前辊和中辊、中辊和后辊之间的距离，对含石墨粉的胶黏剂进行研磨，制得剥离石墨粉；C、对剥离石墨粉进行纯化处理，即得石墨烯。本发明的采用三辊研磨与生物基胶黏剂组合技术制备石墨烯的方法简单快速；所需的设备简单，用时短，效率高，适合规模化生产和实际应用。

技术领域

本发明涉及石墨烯技术领域，尤其涉及一种石墨烯及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料；按照层数不同，石墨烯分为单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯、多层石墨烯。单层石墨烯(Graphene)是指由一层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料；双层石墨烯(Bilayer or double-layer graphene)是指由两层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括AB堆垛，AA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料；少层石墨烯(Few-layer)是指由3-10层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛，ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料；多层石墨烯又叫厚层石墨烯(multi-layer graphene)是指厚度在10层以上10nm以下苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛，ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。石墨烯具有高强度、高导电率、高比表面积，高阻隔和高阻燃等特性，在电子、催化生物医药、复合材料等领域具有非常广泛的应用前景。石墨烯独特的二维层状结构在聚合物中呈纳米级分散，具有片层阻隔效应，能够延缓热量的传递、热解产物的扩散及氧气的扩散与混合，因此能够有效提高材料的热稳定性能、阻隔性能和其他性能。

目前，虽已有多种途径或方法获得石墨烯，但是大多主要停留在微量的实验室制备阶段，主要包括：微机械剥离法、氧化石墨还原法、表面外延生长法、化学气相沉积（CVD）法、液相剥离法和石墨插层剥离法等方法。微机械剥离法效率不高，可控性不强，清洁度也不够，不适合大规模生产，只能满足基础研究实验的需要。氧化石墨还原法存在两个主要的问题：一是制备氧化石墨过程中会产生大量且有强毒性的废液，对于人体及自然环境都有着巨大的潜在危害，且反应完毕后的废液处理也成为了难题；另一个就是由于难于完全还原，还原获得的石墨烯结构上存在较多缺陷，导致其电子、力学等性能出现偏差，从而在应用方面将受到限制。表面外延生长法的缺点在于难以大面积制备，成膜不均匀，条件苛刻温度>1100℃，制备成本较大。CVD法得到均匀生长的单层石墨烯是很困难的，同时经 CVD法制备的石墨烯的电子性质受基底的影响很大。液相剥离法长时间超声可能会破坏石墨烯的结构，所得的片层尺寸也较小，且也用到大量溶剂，产生大量废液。石墨插层剥离法多为多层结构，单层率较低，且插层过程中可能会破环石墨的结构，影响产物的性能。总之，石墨烯在产业化应用领域仍还存在诸多问题：如制备过程中的环保问题、规模化生产技术问题、成本问题、针对性应用技术的开发问题等。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯及其制备方法，旨在解决现有制备技术存在的使用不便、制备成本高、污染环境和不利于规模化生产的问题。

本发明的技术方案如下：

一种石墨烯的制备方法，其中，包括步骤：

A、对石墨粉进行干燥；向胶黏剂中加入有机溶剂，搅拌均匀，对胶黏剂进行稀释；然后将干燥的石墨粉加入到稀释后的胶黏剂中，搅拌均匀，制得含石墨粉的胶黏剂；所述胶黏剂为生物基胶黏剂；