[发明专利]一种发泡膨胀法制备石墨烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯自2004年由曼切斯特大学研究小组发现以来，作为一种能在室温下稳定存在的二维平面材料，以其优异的电学特性、力学特性、热学特性和光学特性而被广泛深入研究，并且其本身也蕴藏着巨大的应用价值。但二维晶体结构在有限温度下是极不稳定的，而石墨烯基本性质的考察及并其优异性能的充分发挥需要高质量的单层或薄层石墨烯，这就要求寻找一种石墨烯的制备方法来满足日益增长的研究及应用需求。

传统制备石墨烯的方法主要有：微机械剥离法、化学氧化还原法、化学气相沉积法、碳化硅热解法和切碳纳米管法。微机械剥离法的优点是得到的产物有着完美的晶体结构，缺陷较少，但是得到的产物不完全是单层石墨烯，而且产生石墨烯的效率较低，尺寸不易控制，多数为小尺寸石墨烯，不适合大规模的工业生产，只适合进行实验室理论研究，限制了其实际应用。化学氧化还原法实验过程中需要用到大量强酸及强氧化性物质，危险系数较大，且大规模生产对仪器损害也较大。化学气相沉积法制备的石墨烯往往厚度不均匀，且石墨烯和衬底间的作用力会影响碳层的性质。碳化硅热解法制备石墨烯技术还不成熟，所得到的石墨烯层数波动较大，缺陷很多，且不同极性的碳化硅基底制备的石墨烯的物性差别较大。切碳纳米管法过程不可控，且产品均一性较差。

发明内容

本发明要解决目前制备石墨烯的方法存在危险系数高、生产成本高、对基体敏感的问题，而提供一种发泡膨胀法制备石墨烯的方法。

一种发泡膨胀法制备石墨烯的方法，具体是按照以下步骤进行：

将石墨烯/聚氨酯复合材料放入马弗炉中，控制升温速率为5℃/min～15℃/min，升温至300℃～500℃，保温4h～20h，再在空气中冷却至室温，得到发泡膨胀法制备石墨烯。

本发明的有益效果是：与传统制备石墨烯的方法相比，本发明制备石墨烯的过程简便、安全系数高可大规模实施，能够有效地制备石墨烯片层；本发明制备过程没有使用强氧化性、强刺激性物质，提高了实验操作者的安全系数；制备过程中所用物质价格均较便宜，避免了使用微机械剥离及气相沉积法等方法制备时需要精密仪器；本发明没有使用基体，也避免了使用基体时对基体性状有较高的要求、易产生敏感等问题；本发明分为烧蚀及冷却，过程简单，易于大型工业化生产。

本发明用于制备发泡膨胀法制备石墨烯。

附图说明

图1为实施例一制备的发泡膨胀法制备石墨烯的扫描电镜图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式一种发泡膨胀法制备石墨烯的方法，具体是按照以下步骤进行：

将石墨烯/聚氨酯复合材料放入马弗炉中，控制升温速率为5℃/min～15℃/min，升温至300℃～500℃，保温4h～20h，再在空气中冷却至室温，得到发泡膨胀法制备石墨烯。

本实施方式与传统制备石墨烯的方法相比，本实施方式制备石墨烯的过程简便、安全系数高可大规模实施，能够有效地制备石墨烯片层；本实施方式制备过程没有使用强氧化性、强刺激性物质，提高了实验操作者的安全系数；制备过程中所用物质价格均较便宜，避免了使用微机械剥离及气相沉积法等方法制备时需要精密仪器；本实施方式没有使用基体，也避免了使用基体时对基体性状有较高的要求、易产生敏感等问题；本实施方式分为烧蚀及冷却，过程简单，易于大型工业化生产。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：控制升温速率为6℃/min～10℃/min，升温至350℃～480℃，保温5h～19h。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：升温至400℃，保温18h。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：升温至420℃，保温12h。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：升温至450℃，保温6h。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述石墨烯/聚氨酯复合材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行：

一、按重量份数称取18240份～49530份的聚醚多元醇、15份～30份的二月桂酸二丁基锡、15份～3000份的三乙醇胺、15份～5830份的二甲基硅油、15份～5830份的蒸馏水、3份～30000份的石墨和48980份～77070份的异氰酸酯；