[发明专利]水体石墨烯浆料生产方法

说明书

本发明公开了水体石墨烯浆料生产方法，将食糖与过碳酸物或过氧化物混合，制备出拆层剂；将天然石墨粉以及拆层剂送入到搅拌机内进行充分混合，然后进行升降温处理；将混合物送入到超声波分散瓶中，进行超声分散，结束后冷却至室温；加入撞击剂，继续搅拌充分混合，得到石墨烯浆料；石墨烯浆料由以下百分含量的原料制备而成，天然石墨粉为70‑80％，拆层剂为10‑20％，撞击剂为10‑20％，通过此发明制得的水体石墨烯浆料的产量较优，同时制备的材料使用了食糖，提高了天然石墨粉的渗透和润湿能力，提高了反应的速度，节省了时间，同时避免了使用强酸、强碱等化学物质，制备材料环保污染，成本低，是一种安全可靠的方法，便于工业化的大批量生产。

技术领域

本发明属于石墨烯材料技术领域，具体涉及水体石墨烯浆料生产方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子构成的单原子层的二维膜材料，厚度仅有0.34nm，由于石墨烯片的表面并非完全平滑，由许多不平整的褶皱，因此具有极高的比表面积；石墨烯相对于传统的无机纳米材料，在力学、电学等性质上具有非常大的优势，引起了功能性材料的研究热潮，同时石墨烯在聚合物纳米复合材料、场效应晶体管、机电系统、电子器件、水凝胶、太阳能电池等材料应用表现出特殊的优势，具有广阔的应用前景。

目前制备石墨烯的方法主要是机械剥离法、化学气相沉积法和氧化还原法等。

机械剥离法采用机械利从石墨晶体表面剥离出石墨烯片层的方法，得到的产物能够保持较完美的晶体结构，虽然在纯度和光电性方面具有最佳的性能，但是采用机械剥离方法制备的石墨烯耗费时间长、产量低，无法进行大规模的工业生产。

化学气相沉积法主要是利用碳源在高温反应区中分解，将释放碳原子沉积在金属衬底上，逐渐生长成连续的石墨烯薄膜的工艺技术，可以进行大规模的生产，但是气相沉积法对石墨烯材料的电学性能影响较大，所以对金属衬底的要求严格，因此在生产过程中，材料成本较高，且金属衬底如果处理不当容易造成环境污染。

氧化还原法主要是利用强氧化剂制备出高质量、分散性好的氧化石墨的基础上，该方法主要是通过使用硫酸、硝酸等化学试剂以及高锰酸钾等氧化物将石墨烯进行氧化，增大石墨层之间的间距，在石墨层与层之间插入氧化物，制得氧化石墨烯，然后进行超声震荡剥离石墨烯片层，制备出薄层甚至单层的氧化石墨烯，最后通过化学方法将氧化石墨烯进行还原，得到石墨烯，在氧化还原过程中可以去除氧化石墨烯中大量的环氧官能团，使得制备出的石墨烯在水中易分散、容易自组装，在透明导电薄膜、复合材料以及储能方面广泛应用，但因为在氧化还原过程中容易造成碳原子的缺失，同时还会造成环氧官能团的参与，残余的含氧官能团会降低石墨烯的导电性，氧化还原法制备的石墨烯方法相对简单，且产量较高，但是所制备的石墨烯的缺陷较多。

由于制备的石墨烯粉体具有极大的比表面积，容易造成严重的片层堆叠及团聚，导致后期应用过程中难以分散，因而会严重影响石墨烯的性能，因此需要一种低成本、环保无污染、安全可靠的方法来制备出高浓度、高稳定性的石墨烯分散液来解决石墨烯堆叠团聚的问题，提高石墨烯的性能。

发明内容

针对现有技术中石墨烯生产成本高、效率低、容易造成环境污染以及容易出现堆叠团聚的问题，本发明的目的是提供水体石墨烯浆料生产方法，通过采用对天然鳞片石墨材料上剥离出石墨烯，添加食品级的应用材料制备石墨烯，实现一种低成本、环保无污染、安全可靠的方法提高石墨烯的产量。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种水体石墨烯浆料，所述石墨烯浆料由以下百分含量的原料制备而成，天然石墨粉为70-80％，拆层剂为10-20％，撞击剂为10-20％。

进一步，水体石墨烯浆料生产方法，包括以下步骤：

(1)拆层剂的制备：将食糖与过碳酸物或过氧化物混合，制备出拆层剂；