[发明专利]一种石墨烯管及其制备方法

说明书

本发明的一种石墨烯管及其制备方法，石墨烯管中以下质量配比组分制备而成，毫米级球：粉材＝(3‑6)：1，粉材为按质量比(490‑2000):1的微米级金属粉和石墨烯。制法为：按需进行备料，按配比将石墨烯、微米级粉和毫米级球放入球磨罐中混合，并向球墨罐中加入相应量溶剂，将球磨罐抽真空后，控制球磨时间与转速进行球磨，完成后，烘干粉末，制得石墨烯管。本发明利用无水乙醇溶液分散有效改善石墨烯团聚问题，大小球的协同作用配以半干法的球磨环境，石墨烯便可形成石墨烯管，条件可控，操作简单，成本较低，在选定参数下可以稳定制成石墨烯管，制备的石墨烯管具有良好性能。

技术领域：

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种石墨烯管及其制备方法。

背景技术：

石墨烯是碳原子聚密排列组成的六角型呈蜂巢状的平面结构，是只有一个碳原子厚度的二维碳纳米材料。石墨烯管是由石墨烯卷曲而成的一种纳米级结构。它可用于复合材料、储能、微探针、微机械元件、微电子器件、微电路、军事航天、装甲防护和传感器等领域。近年来纳米材料研究势头热度不减，石墨烯备受关注，石墨烯管更是前景广阔。

现有的公开专利中主要采用化学方法，化学方法受化学试剂浓度配比等多方面因素影响，稳定性较差。本发明方法属于物理方法，在优化的参数下会稳定得到石墨烯管。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种石墨烯管及其制备方法，该方法基于半干法球磨和大小球协同作用将石墨烯制成石墨烯管。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯管，包括以下质量配比组分制备而成，按质量比，毫米级球：粉材＝(3-6)：1，所述的粉材为微米级金属粉和石墨烯，按质量比，微米级粉：石墨烯＝(490-2000):1。

所述的毫米级球直径为2-5mm，所述的毫米级球材质为不锈钢球、氧化锆球或玛瑙球。

所述的微米级金属粉为铸铝粉、钛粉或铜粉中的一种，所述的微米级金属粉粒度为60-120目。

所述的石墨烯管直径为30-50nm。

所述的石墨烯管的电导率为300-1400S/cm，碳氧比为(1-12)：1。

一种石墨烯管的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，备料：

(1)准备微米级金属粉，所述的微米级金属粉粒度为60-120目；

(2)准备溶剂，其中，所述的溶剂为无水乙醇或丙酮；

(3)石墨烯制备：

采用氧化法、膨胀法、CVD法或机械剥离法制备石墨烯；

(4)准备毫米级球，毫米级球直径为2-5mm；

步骤2，石墨烯管制备：

(1)按质量比，毫米级球：粉材＝(3-6)：1，所述的粉材为微米级金属粉和石墨烯，按质量比，微米级粉：石墨烯＝(500-2000):1，将石墨烯、微米级粉和毫米级球放入球磨罐中，形成混合物，并向球墨罐中加入溶剂，混合物与溶剂的配比为12：(1～2)，单位为g:ml，将球磨罐抽真空后，放入球磨机，球磨6h-12h，球磨转速为250-500r/min；

(2)球磨停止后，烘干粉末，制得石墨烯管。

所述的步骤1(1)中，金属粉为铸铝粉、钛粉或铜粉中的一种。

所述的步骤1(3)中，制备的石墨烯为少层石墨烯。

所述的步骤1(3)中，氧化法制备石墨烯的具体过程为：