[发明专利]石墨肽发酵禾墨烯制取石墨烯的方法

说明书

本发明属于生物质新能源技术领域，尤其涉及一种石墨肽发酵禾墨烯制取石墨烯的方法，包括如下步骤：将石墨肽与禾墨烯混合，加入化学溶剂，并添加催化剂；将所得产物进行高温加热，而后经超高压处理得到石墨烯；所述高温加热过程包括每分钟升温18～25℃，控制温度350～400℃；再每分钟升温20～30℃左右，控制温度900～1400℃；所述化学溶剂为硝酸或硫酸中的一种或者两种溶剂的混合物；所述催化剂为硅酸，其添加量与石墨肽和禾墨烯总量的质量比为：（0.001～0.01）：1。本发明环境污染小，工艺简单，成本低廉，比表面积大。

技术领域

本发明属于生物质新能源技术领域，尤其涉及一种石墨肽发酵禾墨烯制取石墨烯的方法。

背景技术

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。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。

石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过纳米碳管或硅晶体，而电阻率只约10～6Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

氧化-还原法制备石墨烯材料粉体较为容易实现，是制备石墨烯材料粉体的常用方法，但是该方法在制备石墨烯的过程中使用大量强酸和氧化剂，对石墨烯表面破坏严重，并且容易污染环境，因此不适合大规模产业化的石墨烯制备。

发明内容

本发明提供了一种环境污染小，工艺简单，成本低廉，比表面积大的石墨肽发酵禾墨烯制取石墨烯的方法。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

石墨肽发酵禾墨烯制取石墨烯的方法，其特征在于，包括如下步骤：将石墨肽与禾墨烯混合，加入化学溶剂，并添加催化剂；将所得产物进行高温加热，而后经超高压处理得到石墨烯。

作为一种优选方案，本发明所述高温加热过程包括每分钟升温18～25℃，控制温度350～400℃；再每分钟升温20～30℃左右，控制温度900～1400℃。

进一步地，本发明所述化学溶剂为硝酸或硫酸中的一种或者两种溶剂的混合物。

进一步地，本发明所述催化剂为硅酸，其添加量与石墨肽和禾墨烯总量的质量比为：0.001～0.01：1。

进一步地，本发明所述超高压条件为：压力450～700MPa；保压时间27～65min、加压温度53～83℃。

本发明环境污染小，工艺简单，成本低廉，比表面积大。按照本发明方案所述的制备方法制备得到石墨烯的比表面积为2100～3500cm³,石墨烯的孔径为3～22nm。本发明以禾墨烯为原料制备石墨烯，使得生物质得到较好的处理，并大大提高了生物质的附加值，有助于我国农村经济的快速提升。 电导率(S/m)：25100-29000；拉曼光谱(IG/ID)：≥5.0；C/O：≥30；灰分(％)：2 .0～4 .0；Fe(％)：0.2～0.8；Si(％)：0.06～0.9。

具体实施方式