[发明专利]一种利用纳米碳纤维制备石墨烯的方法

权利要求书

1.一种利用纳米碳纤维制备石墨烯的方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

a、以气相生长纳米碳纤维为原料，采用活化法将原料气相生长纳米碳纤维进行造孔，造孔后所得纳米碳纤维材料的比表面积为20～2500m²/g；

b、将步骤a造孔后所得纳米碳纤维在Ar气保护下进行高温石墨化处理，石墨化处理的温度为2000～3200℃；

c、将步骤b石墨化处理后所得粉体进行粉碎处理，粉碎后所得物料的粒度控制为D50小于10μm、D90小于30μm和Dmax小于40μm；

d、将步骤c粉碎后所得物料中加入分散剂，所述分散剂的加入量占粉碎后所得物料总重量的5～50％，通过机械研磨在溶剂中进行研磨处理；

e、将步骤d研磨后所得产品进行干燥处理，干燥后得到产品石墨烯粉体，石墨烯的水分控制在＜0.5％。

2.根据权利要求1所述的利用纳米碳纤维制备石墨烯的方法，其特征在于：步骤a中所述气相生长纳米碳纤维的直径为50～200nm，所述气相生长纳米碳纤维是采用化学气相沉积法制备而成。

3.根据权利要求1所述的利用纳米碳纤维制备石墨烯的方法，其特征在于：步骤a中所述活化法为气体活化法或化学活化法。

4.根据权利要求3所述的利用纳米碳纤维制备石墨烯的方法，其特征在于：所述活化法造孔过程中采用的活化剂为CO₂、O₂、CO、H₂O、KOH、H₃PO₄、ZnCl₂、ZnO、CaCO₃、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和聚乙烯吡咯烷酮PVP中的任一种。

5.根据权利要求1所述的利用纳米碳纤维制备石墨烯的方法，其特征在于：步骤c中所述粉碎处理过程中采用机械粉碎或气流粉碎。

6.根据权利要求1所述的利用纳米碳纤维制备石墨烯的方法，其特征在于：步骤d中分散剂为阴离子分散剂、阳离子分散剂或非离子分散剂。

7.根据权利要求6所述的利用纳米碳纤维制备石墨烯的方法，其特征在于：

所述阴离子分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸或十二烷基二苯醚二磺酸钠；

所述阳离子分散剂为十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵或双十八烷基二甲基溴化铵；

所述非离子分散剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚偏氟乙烯PVDF、羧甲基纤维素钠CMC、聚四氟乙烯PTFE或聚氧乙烯醚。

8.根据权利要求1所述的利用纳米碳纤维制备石墨烯的方法，其特征在于：步骤d中所述机械研磨采用的设备为高速球磨机、涡轮式砂磨机、棒削式砂磨机或三辊研磨机；所述溶剂为去离子水、N-甲基吡咯烷酮NMP或乙醇。

9.根据权利要求1所述的利用纳米碳纤维制备石墨烯的方法，其特征在于：步骤e中所述干燥处理过程中采用的干燥方法为喷雾干燥、离心干燥、圆盘干燥或耙式干燥。

10.根据权利要求1所述的利用纳米碳纤维制备石墨烯的方法，其特征在于：步骤e中所得石墨烯粉体的比表面积为20～1500m²/g，片径＜10μm，金属杂质含量小于50ppm，层数小于20层。