[发明专利]大面积石墨烯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大面积石墨烯的制备方法，尤指一种可有效将一高度石墨化石墨片分散为具有完整六角网状平面结构的石墨烯的方法。

背景技术

石墨烯为一种由碳原子以SP2杂化轨道组成六角型蜂巢状晶格的平面薄膜，为目前世界上最薄也是最坚硬的奈米材料。由于石墨烯的电阻率低，且几乎是透明的，被期待用于发展更薄、导电速度更快的电子元件以应用在诸如半导体、面板、或是电池等领域中。

即使有许多期待，国际大厂也已竞相投入石墨烯研究并积极布局，但现阶段石墨烯技术还未能被大量应用，显见目前还有许多技术上问题存在：无论是在石墨烯本身、或在配方上进行改良，以令石墨烯应用于复合材料时有更佳的效果。

发明内容

本发明的主要目的，系在不破坏石墨烯的六角网状平面结构的情况下，将一高度石墨化石墨片有效地分散为石墨烯。

为了达成上述目的，本发明提供一种大面积石墨烯的制备方法，其特征在于提供一由一液流所产生的剪切力至一石墨分散液，该液流的速度大于每秒100公尺，该剪切力作用于该石墨分散液的石墨片，使该石墨片分散为一大面积石墨烯，该大面积石墨烯的层数小于20且具有一La介于1μm至1000μm之间的直径，该La系为一由拉曼光谱所获得的值。

因习知技术常以爆炸法或化学拆层法将石墨分散为复数个单层或多层石墨烯，但都有破坏该石墨烯的六角网状平面结构的缺点，使得石墨烯物理特性变差，亦无法制得大尺寸且具有完美六角网状平面结构的石墨烯。而本发明中，可透过一剪切力，在不破坏该石墨烯的六角网状平面结构的情况下，将一高度石墨化石墨片分散为该大面积石墨烯。

附图说明

图1为本发明大面积石墨烯制备方法流程图；

图2为本发明用于制造大面积石墨烯的设备示意图；

其中，3、喷嘴；29、石墨烯分散液；31、加压器；32、进料口；33、管体；34、出料口；35、大面积石墨烯。

具体实施方式

于下文中，将搭配图式详细说明本发明。

请参考图1，本发明提供一种大面积石墨烯的制备方法，包括以下步骤S1及S2：

S1：提供一石墨化石墨片；以及

S2：提供一剪切力，该剪切力作用于该石墨化石墨片，使该石墨化石墨片分散为一大面积石墨烯；其中，该大面积石墨烯的层数小于20且具有一La介于1μm至1000μm之间的直径，该La系为一由拉曼光谱所获得的值。

本实施例中，该石墨化石墨片为一高度石墨化石墨片，其石墨化程度介于0.8至1.0之间。在本文中，“石墨化程度(degree of graphitization)”意指石墨的比例，其石墨烯平面(graphene plane)间距离的理论值为3.354埃(angstrom)，因此当石墨化程度为1时，系指石墨烯堆栈最为紧密，其石墨平面间距(d(0002))为3.354埃。石墨化程度(G)可由下列式1计算：

式1G＝(3.440-d(0002))/(3.440-3.354)

据此，较高的石墨化程度系对应于较大的结晶尺寸，其系藉由石墨烯的六角网状结构平面的延伸尺寸(La)以及堆栈层(Lc)的尺寸所决定。因此，一般而言，高度石墨化系指石墨化程度大于或等于0.8。

本实施例中，该大面积石墨烯的层数可介于1至5层之间。

本实施例中，根据施加剪切力于该高度石墨化石墨片的方式，该剪切力可为一湿式剪切力，并且，为有效分散该高度石墨化石墨片，该剪切力的作用力系大于该石墨烯间的结合力。

详言之，该湿式剪切力可藉由一流体作用力使该高度石墨化石墨片分散为该大面积石墨烯，且该流体作用力的作用方向与该石墨烯的移动方向相反。于本发明的另一态样中，该流体作用力系将该高度石墨化石墨片分散于一流体中，并将该流体通过一含有喷嘴的一循环系统，使该流体作用于该高度石墨化石墨片的表面或侧面。于本发明的一特定态样中，该流体作用位置较佳为该高度石墨化石墨片的侧面。

更详细来说，本案系提供一由一液流所产生的剪切力至一石墨分散液，该液流的速度大于每秒100公尺，该剪切力作用于该石墨分散液的石墨片，使该石墨片分散为一大面积石墨烯，该大面积石墨烯的层数小于20且具有一La介于1μm至1000μm之间的直径(该La系为一由拉曼光谱所获得的值)。