[发明专利]一种石墨烯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯制造技术领域，尤其涉及一种石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构，并且只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯在很多方面都展现出了优异的性能，比如石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光，其透光性非常好；石墨烯的导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石；石墨烯常温下的电子迁移率超过15000cm²/V·s，高于纳米碳管和硅晶体；石墨烯的电阻率只有10-6Ω·cm，比铜或银更低，是目前电阻率最小的材料；此外石墨烯也是目前最薄却最坚硬的材料。将石墨烯制备成粉体更有利于石墨烯的应用，如石墨烯材料粉体可用作膨胀剂材料的添加剂，提高膨胀剂材料的电学性能和力学强度，石墨烯材料粉体具有广阔的应用前景。

目前，可采用多种方法制备得到石墨烯材料粉体，如机械剥离法、氧化- 还原法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和剥离碳纳米管法。在这些方法中，机械剥离法和外延生长法制备效率很低，难以满足大规模的需要。化学气相沉积法虽然可以获得大尺寸连续的石墨烯薄膜，但适用于微纳电子器件或透明导电薄膜，却不能满足储能材料及功能复合材料领域的大规模需求。氧化- 还原法制备石墨烯材料粉体的成本低廉且容易实现，但是会产生大量的废水，对环境造成严重污染。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种石墨烯的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种石墨烯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、在所述反应釜内加硫酸，通过第一搅拌杆搅拌冷却，冷却后的温度为10⁰C -15⁰C；

步骤二、在所述反应釜内加高锰酸钾，通过第一搅拌杆搅拌冷却，反应温度为小于20⁰C；

步骤三、升温，通过反应所放出的热量进行加热，加热后的温度为30⁰C -35⁰C；

步骤四、加入石墨，反应时温度控制在33⁰C -37⁰C；

步骤五、过滤，通过离心机过滤得到初级石墨烯；

步骤六、清洗，在离心机内依次加入双氧水和清水进行清洗得到二级石墨烯；

步骤七、剪切，二级石墨烯通过剪切机（37）剪切成所需尺寸得到三级石墨烯；

步骤八、超声处理，三级石墨烯通过所述超声处理装置进行超声处理得到四级石墨烯；

步骤九、减压蒸馏，四级石墨烯通过所述减压蒸馏装置处理得到四级石墨烯；

步骤十、离心，通过离心机处理得到最后的石墨烯成品。

优选地，所述超声仪产生两种以上超声波频率成分的混频超声处理，混频超声的超声波的频率为50～800kHz。

优选地，所述剪切机包括支架，在支架上安装支撑杆，在支撑杆上套接举升套筒，在支撑杆上安装油缸，油缸举升连接举升套筒，在举升套筒上连接第三电机，第三电机连接剪切刀装置；

优选地，在所述支架内设有移动框架，在移动框架内设有支撑板，在支撑板上放置剪切罐，剪切罐通过固定装置固定连接在移动框架上，所述剪切刀装置对应设置在剪切罐内；

优选地，在所述支架上还通过立柱连接控制箱，控制箱控制连接所述第三电机和所述油缸。

优选地，所述支架为U型板，在U型板的下侧设有一组垫脚。

优选地，所述剪切刀装置包括固定套筒，在固定套筒的端部设有环形挡板，在环形挡板上均布一组开口槽，在固定套筒内设有连接所述第三电机输出轴的转轴，在转轴的端部设有转板，在转板上设有一组成圆环形设置的刀片，刀片对应设置在环形挡板内。

优选地，所述固定装置包括两个对应设置的半圆形卡环，在每个半圆形卡环的两侧均设有一个连接板，在每个半圆形卡环上均设有螺纹套筒，在螺纹套筒内连接一侧设有螺纹的固定杆，在所述移动框架上连接固定套筒座，固定套筒座固定连接固定杆。

优选地，所述固定套筒座由两个垂直设置的通管组成。

优选地，在所述举升套筒上安装限位杆，在所述立柱上安装与所述限位杆对应感应配合的限位开关。

本发明的优点在于：本发明制备效率高，能够满足大规模的需要，能够生产大面积、高纯度的石墨烯， 满足储能材料及功能复合材料领域的大规模需求，且本装置生产成本低容易实现，废水少，对环境污染较小，本发明工艺简单，单位产率高，易于产业化。

附图说明