[发明专利]快速制备石墨烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源与新材料技术领域，特别是快速制备石墨烯的方法。

背景技术

锂离子电池的充放电过程就是Li+在正负极材料之间可逆地嵌入和脱嵌的过程。

在充电时正极材料中的Li+脱离正极，进入电解液，通过隔膜向负极迁移，在负极上捕获电子而被还原，并贮存在层状结构材料中；放电时，负极中的锂会失去电子而形成Li+，进入电解液，穿过隔膜向正极方向迁移，并贮存在正极材料中。理想的锂离子电池应具有比容量高、密度大、能量密度高、安全性好、低温性能好、倍率性能佳、寿命长等品质，这就要求其正负极材料需具备比表面积大、导电性好、内阻小、电解液浸润性好等特点。碳基材料作为锂电池正负极材料而备受关注。现在使用的碳基材料有活性炭、活性炭纤维、炭气凝胶以及碳纳米管等，但上述的碳基材料由于达到的比容量不理想、纯度不够高或制备生产过程程序复杂、成本高而限制了其应用。石墨烯因其优异的电学性能、超高的比表面积、优良的化学稳定性和热力学稳定性而被认为是一种理想的锂离子电池电极材料。

现在常见的石墨烯制备时，通常是将石墨烯粉末置于去离子水、或置于去离子水和乙醇的混合物中，通过搅拌或超声波的方法，是石墨烯粉末悬浮于去离子水、或去离子水和乙醇的混合物中，但是这样只能让一部分石墨烯粉末悬浮，还有相当多的粉末未悬浮，不仅成本高，而且许多的石墨烯粉末每次只能提取极少的石墨烯层，工作效率及其低下。

针对上述情况，本发明提供快速制备石墨烯的方法，比较实用、完美和方便地解决了上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供生产成本低、制作效率高的快速制备石墨烯的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：快速制备石墨烯的方法，它包括以下步骤：

S1、混合，将高纯膨胀石墨、阴离子型有关表面活性剂、分散剂、消泡剂和溶剂置于反应釜中机械搅拌30~120min ，形成混合料浆；

S2、粉碎，将上述混合料浆置于烘箱内进行烘干，烘干温度为100℃~150℃，烘干后形成固体，将上述固体进行粉碎，形成粒径小于100μm的粉碎颗粒；

S3、再次混合，选取鲸蜡醇，将加热至50℃~70℃，使其融化，向融化后的鲸蜡醇中投入上述粉碎颗粒，并搅拌60min~120min，待其搅拌均匀后，降低鲸蜡醇的温度至3℃~15℃，使混有粉碎颗粒的鲸蜡醇凝固；

S4、涂抹，选取粗糙度较高的玻璃置于容器底部，向容器中导入少量的去离子水，再降温至-10℃~15℃，去离子水形成薄冰层板，加热至0℃，将薄冰层板取出，该薄冰层板与容器底部接触的面为具有高粗糙度的面，再置于温度为-20℃~-30℃的环境中，向薄冰层板的高粗糙度的面上均匀地涂抹步骤S3中的混油粉碎颗粒的鲸蜡醇；

S5、形成，将涂有鲸蜡醇的薄冰层板置于去离子水和乙醇的混合物中，逐渐加热去离子水和乙醇混合形成的溶液，让薄冰层板和鲸蜡醇逐渐融化，从而让鲸蜡醇中的粉碎颗粒悬浮在去离子水和乙醇的混合物表面，过滤并快速烘干得到高纯度的石墨烯粉末。

所述的步骤S3中的鲸蜡醇也能够置换成其他易挥发性醇类。

所述的阴离子型有关表面活性剂为脂肪酸钠和钛酸酯；分散剂为聚乙烯醇。

所述的快速烘干具体方式为微波烘干或真空烘干。

本发明具有以下优点：通过先将粉碎颗粒和鲸蜡醇混合，将混合后的鲸蜡醇涂抹在薄冰层板上，将薄冰层板置于去离子水和乙醇的混合物中，无需搅拌或超声波即可实现粉碎颗粒悬浮在去离子水和乙醇的混合物表面，让更多的粉碎颗粒悬浮，粉碎颗粒不会轻易掉落至去离子水和乙醇的混合物中，粉碎颗粒的利用率高，节约了成本；涂抹和混合的方式非常容易实现，整个工步骤花费时间少，提高了工作效率，。

具体实施方式

【实施例一】

快速制备石墨烯的方法，它包括以下步骤：

S1、混合，将高纯膨胀石墨、阴离子型有关表面活性剂、分散剂、消泡剂和溶剂置于反应釜中机械搅拌50min ，形成混合料浆；

S2、粉碎，将上述混合料浆置于烘箱内进行烘干，烘干温度为100℃，烘干后形成固体，将上述固体进行粉碎，形成粒径小于100μm的粉碎颗粒；

S3、再次混合，选取鲸蜡醇，将加热至55℃，使其融化，向融化后的鲸蜡醇中投入上述粉碎颗粒，并搅拌60min，待其搅拌均匀后，降低鲸蜡醇的温度至3℃，使混有粉碎颗粒的鲸蜡醇凝固；