[发明专利]一种通过超声处理嵌锂石墨制备石墨烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备石墨烯的方法，具体涉及一种以装配石墨为正极的锂电池，通过放电制备嵌锂石墨，然后对嵌锂石墨进行超声处理得到石墨烯的方法，属于新型材料制备领域。

背景技术

英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫于2004年在实验室成功剥离出石墨烯。随后，石墨烯优秀的力学、电学、热学，光学和机械性能等引起了人们的广泛关注和研究，并应用于能源、催化等热点领域。

目前石墨烯的制备方法有多种，典型的制备方法有（1）机械剥离：虽然可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求；（2）化学气相沉积（CVD）：用CVD法可以制备出高质量大面积的石墨烯，但成本较高，工艺复杂；（3）氧化还原：氧化-还原法制备成本低廉且容易实现，而且可以制备稳定的石墨烯悬浮液，解决了石墨烯不易分散的问题，但是大量制备容易带来废液污染，并且制备的石墨烯存在一定的缺陷，会导致石墨烯部分电学性能的损失，使石墨烯的应用受到限制；（4）溶剂剥离：这种方法可以制备高质量的石墨烯，整个液相剥离的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷，为其在微电子学、多功能复合材料等领域的应用提供了广阔的应用前景，但是产率过低；（5）溶剂热法：此方法可以规模化制备石墨烯，但是产物电导率低；（6）外延生长法：这种方法的制备条件苛刻，均要求在高温、高真空或某特定气氛及单晶衬底等条件下进行，且制得的石墨烯不易从衬底上分离出来，基本不能成为大规模制备石墨烯的实用方法；（7）氧化还原法：目前比较常用的制备石墨烯的方法，但是合成的石墨烯较容易产生缺陷。

从目前石墨烯的制备方法可以看出，尽管方法多样，但是均难以做到同时兼顾成本、效率以及质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种对嵌锂石墨进行超声处理制备石墨烯的方法。该方法用于制备石墨烯过程简单、过程易于控制。

本发明为实现本发明目的采用的技术方案：

一种对嵌锂石墨进行超声处理制备石墨烯的方法，其制备工艺如下：

步骤1、将石墨制备成石墨电极；

步骤2、将步骤1得到的石墨电极作正极与金属锂作负极装配成电池后进行恒流放电，将石墨电极经石墨嵌锂得到嵌锂石墨；

步骤3、将步骤2得到的嵌锂石墨分散入小分子有机溶剂中；

步骤4、将步骤3得到的溶液进行超声处理，制备得到石墨烯。

上述方案中，步骤1所述石墨电极可采用涂覆法制备，制备方法为：将石墨均匀分散于粘结剂的有机溶剂中，得到石墨浆料，然后将其涂覆于集流体上，烘干。上述方案中，所述粘结剂为聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚酰亚胺中的一种或一种以上的混合物。

上述方案中，所述分散粘结剂用的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP），醇类物质如异丙醇等。上述方案中，所述石墨浆料中粘结剂与石墨的质量比为1：35~2，粘结剂与有机溶剂的质量比为1：10~25。

述方案中，所述的集流体为铜箔或铝、镍等金属。

上述方案中，所述的涂敷厚度为0.1~1毫米，真空烘箱温度为60-150℃，时间为10~12小时。