[发明专利]一种少层隐晶质石墨烯的制备方法

说明书

本发明提供了一种少层隐晶质石墨烯的低成本批量制备方法，通过全新的液相剥离工艺，得到高碳含量的少层隐晶质石墨烯。

技术领域

本发明涉及一种少层隐晶质石墨烯的制备方法的浮选方法，属于石墨烯制备领域。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的最薄、最坚硬的纳米材料，且其几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光，石墨烯中碳原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯内部电子受到的干扰也非常小，常温下其电子迁移率超15000cm2/V·s，电子的运动速度达到了光速的1/300，又碳比纳米管或硅晶体高，而电阻率只有约10 6Ω·cm，比铜和银更低。所以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。石墨烯常见生产方法为机械剥离法、氧化插层再还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法、液相剥离法、机械剥离法、液相机械剥离法等，其中，化学气相沉积法可以获得高质量的石墨烯，然而产率低，对衬底要求高，转移存在极大的困难；氧化插层再还原法可以实现批量生产石墨烯，但是由于氧化过程中石墨烯的结构遭到破坏，难以得到高质量的石墨烯产品，而且氧化插层需要大量的浓硫酸，废酸量巨大难以处理；液相剥离法是在合适的溶剂中，利用超声能量对石墨片层进行解离，然而，液相剥离法制备石墨烯存在难以去除残留溶剂的问题，而且溶剂剥离产率一般很低。相比之下，液相机械物理剥离法是一种能以低成本制备出高质量石墨烯的可靠易行的方法。插层剂是液相机械物理剥离法中常用的剥层助剂，然而现有技术中无机插层剂多为可溶性盐或者表面活性剂，主要起调节水溶液表面张力作用，石墨烯制备工艺完成后易残留于石墨烯中，对石墨烯的品质造成影响。

公开号为CN113443620A的专利提供了一种将膨胀石墨、乙二醇加入到无机插层液中进行搅拌预分散、高速剪切、高压剥离，得到少层石墨烯纳米分散液的方法；其选择的无机插层剂为纳米气相二氧化硅、超细硫酸钡、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米氧化铁、纳米氧化锆、纳米氧化锌、球形氧化铝、炭黑、碳纳米管中的一种或几种。但上述插层剂会吸附于隐晶质石墨中难以分离，对最终石墨烯品质影响较大，并且有机分散剂的使用对石墨烯的导电导热性能产生影响，影响其在导电材料或石墨烯在铅蓄电池中的应用。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种少层石墨烯的制备方法。该方法可低成本的制备高碳含量的少层隐晶质石墨烯。

一种少层隐晶质石墨烯的制备方法，包括如下步骤：

S1将固定碳含量为40～80％的粒径为100-200目的隐晶质石墨粉，加水调成浓度为30wt％的矿浆后加入插层剂后进行第一段磨矿，得到浆料Ⅰ；

S2将浆料Ⅰ稀释至10wt％后，加入起泡剂、捕收剂、抑制剂和阴离子表面活性剂后进行第一开路浮选，得到浆料Ⅱ；

S3将浆料Ⅱ浓缩至25wt％后，加入插层剂后进行第二段磨矿；然后将浆料Ⅱ稀释至23wt％后，加入插层剂，后进行第三段磨矿，得到浆料Ⅲ；

S4将浆料Ⅲ稀释至8wt％后，加入起泡剂、捕收剂、抑制剂和阴离子表面活性剂后进行第二开路浮选，得到浆料Ⅳ；

S5将浆料Ⅳ浓缩至21wt％，加入插层剂后进行第四段磨矿；然后将浆料Ⅳ稀释至19wt％后，加入插层剂后进行第五段磨矿，得到浆料Ⅴ；

S6将浆料Ⅴ稀释至8wt％后，加入起泡剂、捕收剂、抑制剂和阴离子表面活性剂后进行第三开路浮选，得到浆料Ⅵ；

S7，将浆料Ⅳ浓缩至17wt％后，加入插层剂和助磨剂后进行第六段磨矿；然后将浆料Ⅱ稀释至15wt％后，加入插层剂后进行第七段磨矿，得到浆料Ⅶ；