[发明专利]一种通过机械剥离制备石墨烯的方法及其制备的石墨烯

说明书

本发明公开了一种通过机械剥离制备石墨烯的方法及其制备的石墨烯，该石墨烯的原料按质量百分比计包含：石墨粉4％～25％，溶剂70％～95％，表面活性剂0.1％～5％。本发明还提供了该通过机械剥离制备石墨烯的方法，其包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，对石墨粉进行膨化处理；步骤3，将膨化石墨与溶剂、分散剂混合，进行分散处理；步骤4，将分散液进行机械剥离；步骤5，将处理液进行均匀化处理；步骤6，将处理液通过喷雾干燥，得到石墨烯粉体。本发明制备的石墨烯具有优异的导电、抗菌、远红外、抗紫外性能，未来可应用在众多领域。本发明的工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种制备石墨烯的方法方法及其制备的石墨烯，具体地，涉及一种通过机械剥离制备石墨烯的方法及其制备的石墨烯。

背景技术

石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备石墨烯的方法方法及其制备的石墨烯，制备的石墨烯具有优异的导电、抗菌、远红外、抗紫外性能，未来可应用在众多领域。

为了达到上述目的，本发明提供了一种通过机械剥离制备的石墨烯，其中，所述的石墨烯的原料按质量百分比计包含：石墨粉4％～25％，溶剂70％～95％，表面活性剂0.1％～5％。

上述的通过机械剥离制备的石墨烯，其中，所述的表面活性剂包含聚乙烯醇、聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮(PVP)、四甲基碳酸氢铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的任意一种或多种。

上述的通过机械剥离制备的石墨烯，其中，所述的溶剂包含二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇、二甲苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的任意一种或多种。

本发明还提供了上述的通过机械剥离制备石墨烯的方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，对石墨粉进行膨化处理；步骤3，将步骤2制备的膨化石墨与溶剂、分散剂混合，进行分散处理；步骤4，将步骤3所得的分散液进行机械剥离；步骤5，将步骤4所得的处理液进行均匀化处理；步骤6，将步骤5所得的处理液通过喷雾干燥，得到石墨烯粉体。该方法中的采用的各项设备均为现有设备。

上述的通过机械剥离制备石墨烯的方法，其中，所述的步骤2包含：将石墨粉先进行膨化，再将所得的膨胀石墨粉在干燥设备中进行干燥，然后将其通过高温连续膨化的方式进行进一步膨化处理，完成后利用膨胀石墨收集设备收集膨化石墨。干燥设备优选为烘箱。

上述的通过机械剥离制备石墨烯的方法，其中，所述的步骤2中，干燥温度为50～80℃，高温连续膨化的温度为180～300℃，膨化处理0.5～2h，膨化石墨采用常温收集。

上述的通过机械剥离制备石墨烯的方法，其中，所述的步骤3中，将步骤2制备的膨化石墨与溶剂、分散剂按比例混合，通过超声与机械搅拌联合分散处理，处理时间为0.5～1h。

上述的通过机械剥离制备石墨烯的方法，其中，所述的步骤4中，将步骤3所得的分散液投入在线式高速高剪切研磨剥离设备，通过高速高剪切研磨剥离的方式进行机械剥离，设备转速为5000～7000转/min，高速剪切的时间为10～20min。