[发明专利]一种微球表面包覆二维薄层材料及其剥离的简单方法

说明书

本发明公开一种用二维材料薄层对微球表面进行包覆改性的简单方法，一种剥离二维材料简单的方法，以及包覆和剥离形成的产物。包覆过程不使用任何溶剂，采用物理摩擦转移的方法，将层状化合物薄层从层状化合物球的表面转移到微球的表面，利用产物(包覆后的微球)同层状化合物球尺寸之间的差异，通过筛分获得包覆后的产物。整个过程工艺简单、成本低、效率高，产物纯度高、适合工业化生产。另外，通过简单在溶液中超声，还可将层状化合物从微球的表面转移到溶液中，提供一种适合于工业化生产的非化学剥离层状化合物的简单方法。

技术领域

本发明涉及一种微球包覆改性以及剥离二维材料的新方法，属于新能源材料及其制备技术领域。

背景技术

氧化物微球如氧化铝是一种常见的兼具有绝缘和导热两种性能的材料，它常用作填料添加剂，如不仅可以应用于绝缘橡胶以提高橡胶的机械强度，还可以应用于陶瓷、绝缘导热填料、强化玻璃填料、表面防护涂层、光学材料、催化剂载体等诸多用途。然而，氧化铝没有导电性。石墨烯具有极高的电子载流率、高导电性、高导热性以及高强度等特性。研究者很自然地想到在氧化铝颗粒上包覆薄层石墨烯，用来提供导电网络，使其具有良好的导电性。

随着国内外高频技术的发展，软磁材料对磁粉的绝缘包覆越来越得到了重视，绝缘包覆能有限降低高频涡流损耗。对外部绝缘包覆的性能也提出了越来越高的要求。氮化硼外包覆不仅温度稳定性高，且可以实现极低的包覆层比例。

现有包覆主要有气相-固相接触包覆、液相-固相接触包覆和固相-固相接触包覆三种。但是气相-固相、液相-固相接触包覆均涉及复杂的化学过程且成本昂贵；固相-固相接触包覆中传统的球磨法会引入大量的游离的石墨碎片，无法避免包覆材料的团聚问题，从而大大影响被包覆材料的后续使用。

(1)气相-固相接触包覆

如热气相沉积、化学气相等，此类方法可以完成对表面的均匀包覆。

Wang等采用化学气相沉积法(CVD)在硅纳米线(SiNWs)表面沉积了石墨微片，然后高温处理SiNW@G与石墨烯(RGO)的混合物制得了SiNW@G@RGO复合材料[Nanoscale，2013，5(4)：1470-4]。

(2)液相-固相接触包覆

液相-固相接触包覆是目前在颗粒表面包覆石墨烯最常用的方法。

杨志等将表面修饰的微纳米球与氧化石墨烯溶液混合，搅拌后，经离心洗涤、干燥后得到微纳米球-氧化石墨烯复合材料，再进行热处理或者化学还原处理，得到微纳米球-石墨烯复合材料。此材料制成的微纳米球-石墨烯气体传感器与纯的石墨烯气体传感器相比，具有较高的响应值和较强的重复稳定性[中国专利公开号：105891263A]。

曾效舒等将六水合氯化镁与氧化石墨烯水溶液均匀混合后，置于水浴锅中进行机械搅拌，同时向混合溶液中缓慢滴入氨水溶液直至pH值稳定在9.0，最后将沉淀物过滤并干燥后在氩气条件下烧结，得到包覆石墨烯的氧化镁[中国专利公开号：104724732A]。

郭守武等以葡萄糖、蔗糖为碳源，在酸性条件下采用水热法制备得到碳微球，再将碳微球加入氧化石墨烯溶液，得到均一的悬浮液体系，最后将过滤干燥后的产物在保护气氛下热还原，得到石墨烯包覆碳微球产物[中国专利公开号：102544459A]。

(3)固相-固相接触包覆

固相-固相接触包覆多为传统的球磨法。

周明杰等将块状Al2(SO4)3与氧化石墨混合球磨，再氨水，搅拌，直到沉淀不再增加，收集粗滤物洗涤，干燥，得到氧化石墨烯/氢氧化铝复合物。将所述复合物在保护性气体气氛下进行煅烧，冷却，研磨得到石墨烯/纳米氧化铝复合物[中国专利公开号：103723704A]。