[发明专利]一种石墨烯的制备方法

说明书

本发明提出一种石墨烯的制备方法，包括步骤1、把含铜有机盐溶解于沸点高于该有机盐分解温度的有机溶剂中，配置成含铜浓度为0.001‑0.02mol/L的含铜有机盐溶液；将配好的含铜有机盐溶液置于保护气氛中，常压加热至150‑300℃，加热至预设温度后，进行15‑120min的保温；含铜有机盐溶液分解生成铜原子和碳原子，铜和碳共生，在含铜有机盐溶液与保护气氛间的气‑液界面处，形成面积达0.5cm²以上的石墨烯‑铜复合材料，该复合材料由单晶铜纳米片和石墨烯构成；步骤2、将石墨烯‑铜复合材料转移到选用的基底表面；步骤3、对转移到基底表面的石墨烯‑铜复合材料进行化学分离，得到碳原子层数少于10层的石墨烯。上述方法可有效控制石墨烯的碳原子层数，具有成本低、制备周期短的优点。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料的制备技术领域，尤其涉及一种低温常压的石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种碳原子以sp²轨道杂化成键形成蜂窝状的二维材料，具有电子迁移率高，热导率高，比表面积大和力学性能好等特点，引起了物理、化学、材料等诸多领域科学家们的广泛关注。但由于石墨烯在制备过程中往往需要对体系提供高温、高压或者高温高压同时施加的反应条件，从而使得制备成本很高。因此，寻求简单、低成本、大面积石墨烯的制备方法成为这一领域的难点。

CN201510334460公开了一种批量制备石墨烯和掺杂石墨烯的方法，该方法通过施加高压，使体系处于1-5Mpa的高压条件下，实现石墨烯的规模化制备；CN201680060205公开了一种石墨烯合成的方法，该方法是将金属基材和碳源在密封环境下进行高温加热，加热温度最低为800℃，使碳源产生碳蒸气，在与金属基材接触后，最终形成沉积石墨烯。结果表明：当温度保持在800℃时，石墨烯层数在1-19层，当温度保持在900℃时，层数超过20层；CN201710077369公开了一种利用压燃法制备石墨烯的方法，该方法利用爆轰冲击波物理剥离获得石墨烯，其层数较少。压燃反应温度在500-3200℃之间，反应压强为1.2-8MPa，该制备过程处于高温高压状态；CN201711173977公开了一种石墨烯的制备方法，该方法通过外加高电压，形成高电场强度的电场。通过电离通入的甲烷(纯度99％)，最终得到层数在1-20层，结构完整规则的石墨烯；CN201810090218公开了一种石墨烯材料的制备方法及石墨烯材料，该方法将含有金属杂质或非金属杂质的氧化石墨烯置于载体中，并将载体放入真空炉中，抽真空，加热温度为1250-2500℃，最终得到纯度高，结构优质的石墨烯；CN201810670899公开了一种制备石墨烯的方法，该方法是对氧化石墨烯溶液施加115-125MPa高压，进行均质处理，待溶液分散后再进行170-185℃的水热反应，自然冷却后最终得到石墨烯，其电化学储能性能提升近2倍；CN201811134230公开了一种石墨烯制备装置，该装置通过外加高电压，形成高电场强度的电场，利用电极板之间的等离子体提供能量，激励受浸润的石墨，进而剥离石墨，得到大量单层的石墨烯；CN201711170496公开了一种石墨烯及其制备方法，该方法利用插层剂，对原材料进行至少一次的插层处理，再利用机械细化等工艺得到石墨烯，得到的石墨烯层数少，层间间距大。在制备过程中涉及强氧化剂等危害性较大的试剂使用，因此存在废液处理等后续步骤，工艺相对较多。

综上所述，目前制备石墨烯依然需要800℃以上的高温、1Mpa以上的高压或者同时采用高温高压的条件，有的甚至使用强氧化剂和高电场，通过多步工艺来获得石墨烯。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种石墨烯的制备方法，以便在低温常压下，制备得到碳原子层数可控、结构完整、制备周期短的石墨烯。

为了实现上述目的，本发明提出了一种石墨烯的制备方法，所述方法包括以下步骤：