[发明专利]一种石墨烯的制备方法及石墨烯

说明书

本发明提供了一种石墨烯的制备方法及石墨烯，该制备方法首先将石墨粉与插层剂混合均匀，采用机械研磨方式，得到混合前驱体，而后将制得的混合前驱体与有机溶剂混合，依次加入经巯基化羟乙基淀粉修饰的聚多巴胺、分散剂，搅拌均匀后，进行超声处理，得到石墨烯产物。本发明所述的石墨烯的制备方法避免了使用现有技术中的溶液膨胀剥离，而采用了较温和的经巯基化羟乙基淀粉修饰的聚多巴胺和分散剂进行剥离，其中，巯基化羟乙基淀粉修饰的聚多巴胺，具有特殊的表面活性，表现出的强的吸附能力，使其能够与石墨的苯环结构之间的π‑π电子云产生吸附，从而天然石墨最外层的石墨烯从石墨基材上脱落到溶剂中，得到石墨烯产品。

技术领域

本发明属于石墨烯材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯的制备方法及石墨烯。

背景技术

石墨烯是由sp²杂化碳原子排列构成的单原子层二维材料。单原子层二维材料石墨烯不仅具有透明、质轻和柔韧的特点，其是目前已知的最薄、最坚硬的纳米材料，而且具有许多其他优异性能，比如石墨烯的导热系数约为5300W/m·K，高于天然石墨、碳纳米管和金刚石等材料；石墨烯常温下的电子迁移率大于15000cm²/V·s，高于纳米碳管和硅晶体；石墨烯的电导率高达10^-6S/m，比铜或银更低，是目前电导率最高的材料。石墨烯的这些特性使得它在锂离子电池、超级电容器、太阳能电池、海水淡化、发光二极管、传感器、储氢、催化剂载体、复合材料、涂料、生物支架材料、药物控制释放等领域有广泛的应用前景。

目前，石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、化学气相沉积法、外延晶体生长法和氧化还原法等。其中，机械剥离法，是利用机械剥离石墨获得纯石墨烯片体，但因产量过低而无法进行大规模生产；化学气相沉积法或外延晶体成长法，是利用通入热裂解的碳氢化合物气源并沉积在镍片或铜片上以制备石墨烯，其特色为可制备出大面积单层或多层石墨烯，但其缺点为均匀性与厚度难以控制；另外，于绝缘体基材上生长石墨烯，例如于碳化硅表面可生长极薄的石墨烯，其价格昂贵且难以制备大面积；氧化还原法，则是利用石墨粉或石墨纤维以硫酸与硝酸等强氧化剂或其他氧化处理的化学剥离产生官能化石墨氧化物，再利用高温炉以1100℃至1250℃的高温，使氧化石墨复合物迅速膨胀剥离，虽然石墨氧化物可经剥离以形成石墨烯氧化物，但是由于石墨烯的物理及电子结构受到不利影响，因此石墨氧化物的导电性比石墨烯低得多，且处理过程时间长，且还原后的石墨烯容易变形与翘曲，使得石墨烯质量良莠不齐。

为此，中国专利文献CN107973293A提供了一种石墨烯的制备方法和石墨烯，其制备方法是通过三阶剥离方式制备获得石墨烯，所述三阶剥离依次为一阶石墨机械剥离和插层、二阶溶液膨胀剥离和三阶超声剥离，其中，一阶石墨机械剥离和插层为将石墨和插层介质混合，通过机械方式，将石墨进行一定程度的剥离和插层，得到石墨烯前驱体；二阶溶液膨胀法剥离为将石墨烯前驱体加入至强酸溶液中，将石墨烯分离，并将带有缺陷的石墨烯层间进一步打开，得到活性石墨烯分散液；三阶超声剥离为将活性石墨烯分散液进一步超声剥离，得到片层厚度小、层数少的石墨烯分散液。但上述制备方法中所用到的二阶溶液膨胀剥离存在破坏制得的石墨烯的化学键结构的缺陷，使得得到的石墨烯的电子导电率较低，影响石墨烯的进一步应用。因此，如何对现有的石墨烯的制备方法进行改进以尽可能减少石墨烯的化学键结构的破坏提高制得的石墨烯的电子导电性，这对于本领域技术人员来说是亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明提供一种石墨烯的制备方法，该制备方法制备得到的石墨烯具有较好的电子性能，电子导电率较高，并进一步提供了由该制备方法制备得到的石墨烯。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为:

本发明的第一方面，提供一种石墨烯的制备方法，包括如下步骤:

(1)将石墨粉与插层剂混合均匀，采用机械研磨方式，得到混合前驱体；