[发明专利]一种基于激光剥离制备石墨烯的方法

摘要

本发明涉及石墨烯制备领域，具体涉及一种基于激光剥离制备石墨烯的方法。通过在石墨层间预先插入可电离等离子态的可溶盐，在射流机中对石墨施加不同压力的高速气流，较佳的防止石墨被烧蚀、熔融、粘接；在喷嘴处设置三级能量密度依次增大的脉冲激光，石墨层间的可溶盐在激光高能作用下快速电离，形成等离子态，连续将大颗粒石墨剥离为石墨烯微片、将石墨烯微片剥离为多层石墨烯、将多层石墨烯剥离为1‑3层高质量石墨烯，克服了激光长时间扫描照射造成石墨烯的结构破坏的缺陷，实现批量生产。

主权项

一种基于激光剥离制备石墨烯的方法，其特征在于：具体制备方法如下：（1）在80‑100℃的水中将可溶盐配制成过饱和盐溶液，然后将石墨粉与过饱和盐溶液保温浸泡24h以上，使饱和盐溶液充分渗透并插入石墨层间，然后滤除液体，干燥，得到插层石墨；所述可溶盐选用氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾、硫酸钠、硫酸钾中的至少一种；（2）将步骤（1）的得到的插层石墨研磨分散后送入高压罐，在高压罐压力作用下，通过阀门控制使插层石墨以稳定的流量和流速连续喷入射流机的混合腔室，同时向射流机的腔室同向射入三股压力不同的压缩空气，使插层石墨在不同压力气流作用下由设置在射流机另一端的喷嘴连续喷出，在喷出过程中，由于插层石墨由三股不同压力的气流带出喷嘴，其流动过程中插层石墨是完全紊乱的；（3）在步骤（2）射流机的喷嘴连续喷出方向，设置三级能量密度依次增大的脉冲激光对喷出的插层石墨连续扫描照射，插层石墨在高速运动且紊乱分散过程中受脉冲激光照射，层间可溶盐在激光高能作用下快速电离，形成等离子态，将石墨层间的氢键破坏，逐级剥离为石墨烯；其中，所述三级能量密度依次增大的脉冲激光能量密度依次设置为：1.0J/cm2— 2.0J/cm2—2.5J/cm2；（4）经步骤（3）脉冲激光照射剥离的石墨烯随高压气流进入液氮急速冷却，然后通过去离子水洗涤、干燥得到石墨烯。