[发明专利]一种以DTAB为电解质的电化学阴极剥离石墨箔片制备石墨烯的方法

说明书

本发明公开了一种以DTAB为电解质的电化学阴极剥离石墨箔片制备石墨烯的方法，其特征是，包括如下步骤：1）备料；2）配制电剥离液；3）组装电剥离装置；4）电剥离；5）过滤、洗涤；6）超声分散；7）冷冻干燥得到的石墨烯的水溶液冷冻干燥成石墨烯粉末。这种方法的优点是制备原料简单易得、操作容易、成本低、工艺过程简单、步骤少、生产周期短，制备的石墨烯缺陷度小层数少、非常适宜于工业生产。

技术领域

本发明涉及石墨烯技术，具体是一种以DTAB为电解质的电化学阴极剥离石墨箔片制备石墨烯的方法。

背景技术

石墨烯是只有一个碳原子厚度的二维材料，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是一种由碳原子构成的单层片状新材料。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200 倍，同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％，它是目前自然界最薄、强度最高的材料。具有独特的载流子特性，其电子迁移率威2×105cm2/V.S，约为硅中电子迁移率的140倍，砷化镓的20倍，温度稳定性高，电导率可达 108Ω/m，面电阻约为31Ω/m2，比铜和银更低，是室温下导电的最好的材料。比表面积(2630m2/g)，热导率(室温下5000W/m.K)是硅的36倍，砷化镓的20倍，是铜(401W.m.K)的十倍多。因此其被广泛应用到物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域。

石墨烯作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，其被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪，极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

目前，制备石墨烯的主要方法有；

(1)Hummers法制备石墨烯：该法的主要步骤分为：一.氧化石墨烯的合成；二.还原氧化石墨烯。Hummers法首先是利用强酸(浓H2SO4)和具有强氧化性的金属盐(KMnO4)在一定的条件下将天然鳞片石墨制备成氧化石墨烯，然后氧化石墨烯在强还原剂(肼)的作用下被还原而生成石墨烯。虽然利用Hummers法制备石墨烯被广泛的应用，但在实际操作中，这种方法的步骤较多，对合成过程的影响因素较多，造成的石墨烯的产率较低，且合成的石墨烯缺陷度较大，质量不高；

(2)化学气相沉积(CVD)法：该法以甲烷等含碳化合物为碳源，在高温下将碳源裂解生成碳原子并渗入到金属基体内，降低温度后，碳原子会从金属基体内析出，进而生成石墨烯，然而，化学气相沉积(CVD)法成本高、过程复杂、在一定程度上限制了三维石墨烯的进一步发展，而且化学气相沉积(CVD)法需要特定的多孔金属材料作为基底，这会大大增加其成本；

(3)模板法：该法以氧化石墨烯为原料，通过静电作用或分子间作用力，形成包覆模板的氧化石墨烯，将氧化石墨烯还原成石墨烯后除去模板可制备石墨烯，该法最大的优势是孔径可以调控，即可以通过改变模板制备不同孔径的石墨烯，但是该法制备程序多，过程复杂，耗时长；

上述这些方法存在一系列的缺点，如：制备出来石墨烯缺陷度高、制备过程复杂、成本高、耗时长、不易操作等。

目前为止，石墨烯的制备还处于初步阶段，由于石墨烯具有较大的比表面积且导电性较好，故石墨烯将会被广泛的应用于储能器件的电极材料中。

发明内容