[发明专利]一种通过单一冷端急冻单分子水膨胀制备石墨烯的方法

摘要

本发明公开了一种通过单一冷端急冻单分子水膨胀制备石墨烯的方法，将块状膨胀石墨充分浸没于去离子水中，通过低频振荡获得打断水分子间的氢键，通过低频共振仪产生低频电磁振荡打断水分子间的氢键，获得活化水分子，降低水分子团的大小，使水分子和极性添加剂分子自由进入石墨层间，然后用单一冷端，冷冻石墨和水，水在石墨层间凝固成冰，体积增大，增加石墨层间距。最后，通过机械机剪切剥离，剥离后蒸发水生产出石墨烯产品。本发明采用去离子和少量添加剂制备石墨烯，避免了毒性有机小分子的使用，而且该方案在低温下物理剥离石墨烯，减少石墨烯的次生缺陷并且本方案减少了其他杂质元素的污染，环保、适合大规模生产。

主权项

一种通过单一冷端急冻单分子水膨胀制备石墨烯的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a．以块状膨胀石墨作为原料，将所述原料和极性添加剂置于装有去离子水的不锈钢容器中，所述原料与所述极性添加剂、所述去离子水三者的质量比为1：0 .01~0 .2：10~25，搅拌混合溶液至原料均匀分布，通过低频共振仪产生低频电磁振荡，降低水分子团的大小，使水分子和所述极性添加剂自由进入石墨层间，在低频电磁振荡过程中不断搅拌；其中，所述低频电磁振荡的频率为7 .2~8 .2 Hz；b．通过对所述容器的一端迅速降温，使所述容器中的去离子水固化，获得低温固态复合石墨材料，用螺杆挤出机或对撞式气流粉碎机机械剥离所述低温固态复合石墨材料，获得机械剥离产物；其中，所述降温采用温度为‑200 ~ ‑100 ℃的冷头对所述容器降温，降温速度为10~50℃/s；c . 在通入保护气体的条件下，将所述机械剥离产物升温至200～300℃，使去离子水汽化，冷却后得到石墨烯。