[发明专利]一种规模化水相制备石墨烯的方法

摘要

本发明提供了一种规模化水相制备石墨烯方法。本发明方法以石墨为原料，首先采用插层剂对其进行插层，扩大石墨烯片层之间的层间距离，削弱层间相互作用力，进而通过超声波直接处理插层石墨，并使其剥离、均匀分散于pH=10‑14碱性水溶液中，分散液中石墨烯含量可高达100 mg/mL（约石墨烯10 wt%）以上，且水相分散液中单层石墨烯含量大于90%，石墨烯片层等效直径可达1‑10微米以上，过滤形成的石墨烯薄膜具有完整的晶格结构和高的电导率。制备的高浓度水相石墨烯糊料可长期存储，便于运输和使用。本发明方法工艺流程简单，生产效率高，能耗低，采用市售廉价试剂、成本低，试剂易于回收，生产过程环境友好，无污染。

主权项

一种规模化水相制备石墨烯的方法，以石墨为原料，其特征在于先用插层剂对其插层以降低层间相互作用，然后直接在碱性水溶液中对插层石墨进行超声剥离制备高石墨烯含量水相糊料或高度分散的石墨烯粉体的高产率制备技术，具体步骤为：（1）采用插层剂对石墨原料进行插层，同时采用膨胀剂进一步扩大层间距，制备具有一定膨胀度的插层石墨，所述的膨胀剂是双氧水或草酸；（2）将膨胀后的插层石墨过滤以除去过量的插层剂和膨胀剂，并将过滤得到插层石墨分散于强碱性水溶液中，碱性水溶液是指pH大于10的强碱性溶液，碱性水溶液的质量为石墨原料质量的5~1000倍；（3）将步骤（2）得到的插层石墨的强碱性水溶液用超声波发生器超声促进石墨烯片层在强碱性水溶液中的有效剥离；（4）将含有石墨烯的水相悬浮液进行离心浓缩制得高石墨烯含量水相糊料，或通过滤网或滤布除去水溶液，或离心水洗后直接采用冷冻或喷雾干燥方法制得高质量石墨烯粉体。