CN103466603B - 石墨烯分散液以及石墨烯薄膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯分散液的制备方法，包括步骤：以膨胀石墨压制形成的电极作为阳极、金属或非金属电极材料作为阴极；将所述阳极和阴极置于电解质溶液中，并在所述阳极和阴极之间施加1～20V的电压和/或密度为1～200mA/cm2的电流进行电化学反应1～120分钟；将电化学反应后的阳极产物洗涤，然后加入到分散剂中，通过超声或/和机械搅拌分散获得所述石墨烯分散液；本发明还公开了一种石墨烯薄膜的制备方法，将前述石墨烯分散液通过过滤成膜方式或涂覆成膜方式或自然沉积方式在基底上形成石墨烯薄膜。本发明工艺简单、易于操作、可控性高、成本低廉、反应条件温和，适用于工业化大规模生产。

Description

石墨烯分散液以及石墨烯薄膜的制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及石墨烯材料的制备方法，尤其是指石墨烯分散液的制备方法及石墨烯薄膜的制备方法。
背景技术
石墨烯是继富勒烯和碳纳米管之后，在碳材料领域又一重大发现。石墨烯是由单层sp2杂化碳原子排列形成的蜂窝状六角平面二维晶体。石墨烯具有大的比表面积、良好的导电导热性能、高的载流子迁移率。这些优异特性使石墨烯在光电子器件、化学电源(如太阳能电池、锂离子电池)、气体传感器、催化剂和药物载体、抗静电和散热材料等领域有巨大的潜在应用前景。
石墨烯片层容易发生聚集或重新堆垛,往往会影响石墨烯性能在实际应用中的发挥。因此，通常将石墨烯分散在有机溶剂或含表面活性剂的水溶液中,溶剂分子或表面活性剂分子吸附在石墨烯表面上,依靠静电斥力或分子间作用力,实现石墨烯的分散，进而为基于石墨烯的材料组装以及性质研究提供方便、均一、稳定的分散液是石墨烯在众多领域应用和研究的重要条件。
目前报道的制备石墨烯分散液的方法主要有分散还原氧化石墨烯，直接将石墨粉体进行超声分散，或将石墨粉体与表面活性剂混合进行超声分散，但获得的分散液浓度较低，限制了石墨烯发展。因此，制备高浓度的石墨烯分散液是亟待解决的课题，并且具有重要的应用价值。利用石墨烯分散液制备具有较好导电导热性能的石墨烯薄膜可广泛应用于储能器件及散热材料等领域。目前,石墨烯薄膜的制备常采用氧化石墨烯分散液为原料,利用真空过滤法制备氧化石墨烯薄膜,然后通过化学或热还原得到石墨烯薄膜。氧化石墨还原法虽然能够以相对较低的成本制备出大量的石墨烯，然而石墨烯的电子结构以及晶体的完整性均受到强氧化剂严重的破坏，使其电子性质受到影响,一定程度上限制了其在器件方面的应用。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种石墨烯分散液的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤A：以膨胀石墨压制形成的电极作为阳极、金属或非金属电极材料作为阴极；将所述阳极和阴极置于电解液中，并在所述阳极和阴极之间施加1～20V的电压和/或密度为1～200mA/cm2的电流进行电化学反应1～120分钟；
步骤B:电化学反应后的阳极产物进行洗涤，然后加入到分散剂中，通过超声或/和机械搅拌分散获得所述石墨烯分散液。
优选地，所述膨胀石墨是在压力为1～50Mpa的条件下压制形成电极的。
优选地，所述电解液包括氯化铁、氯化镍、氯化铜、氯化锂、氯化钠、氯化钾、硫酸钾、硫酸钠、硫酸、硝酸、乙酸、甲酸、丙酸、磷酸、磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、氨水中的任意一种或几种的水溶液；所述电解液中电解质的浓度为0.1～15mol/L。
优选地，对阳极产物进行洗涤的洗涤溶剂为水、盐酸、乙醇、异丙醇、丙酮、乙腈和四氢呋喃中的任意一种或两种以上的组合。
优选地，所述分散剂是水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃、二甲基亚砜、1,2-二氯乙烷、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、乙酸乙酯、吐温-60、吐温-80、吐温-85、曲拉通x-100、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、木质素磺酸钠、胆酸钠中的任意一种或两种以上的组合。
优选地，所述金属或非金属电极的材料至少选择铂、金、银、铜、铜合金、钛、钛合金、镍和石墨中的任意一种。
优选地，该方法制备得到的石墨烯分散液的浓度为0.1～20mg/mL。
优选地，所述石墨烯分散液中，所述石墨烯是层数为1～30的薄层石墨烯。
本发明的另一方面是提供一种石墨烯薄膜的制备方法，该方法为：将如上所述石墨烯分散液通过过滤成膜方式或涂覆成膜方式或自然沉积方式在基底上形成薄膜，去除所述薄膜中的分散剂和所述基底后形成无支撑的致密或多孔的石墨烯薄膜。
其中，所述基底材料包括普通玻璃、石英玻璃、单晶硅片、多晶硅片、泡沫镍、泡沫铝、多孔硅、金、银、铜、镍、不锈钢、海绵、布料、陶瓷、塑料、纸和木材中的任意一种。
其中，所述过滤成膜方式包括真空抽滤、常压过滤或加压过滤；所述涂覆成膜方式包括旋涂、喷涂或刮涂。
优选地，所述石墨烯分散液中还加入聚合物材料，制备得到的石墨烯薄膜为石墨烯-聚合物复合膜。
其中，所述聚合物材料包括聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚苯胺、聚砜、聚丙烯酰胺、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯和聚己内酯；所述聚合物的浓度是0～99wt％。
有益效果：本发明将膨胀石墨作为电解池的阳极进行阳极氧化，进一步与电解液中能进行石墨层间插层的分子或离子的协同作用下快速有效地增大石墨片层的层间距，反应产物在短时间的超声作用下即可实现石墨烯片层的剥离和分散；本发明工艺简单、易于操作、可控性高、成本低廉、反应条件温和，适用于工业化大规模生产；获得的石墨烯分散液浓度大、稳定性高、分散性好；由该石墨烯分散液制得的石墨烯薄膜具有良好的柔韧性，较高的导电性，较强的吸附作用；此外，由该石墨烯分散液制得的石墨烯-聚合物复合膜具有较好的导热性能；本发明制得的石墨烯基薄膜可广泛应用于锂离子电池，超级电容器，太阳能电池，生物医药，生物传感器，水处理，电磁屏蔽，导热散热，催化和吸波等技术领域。
附图说明
图1是本发明制备石墨烯薄膜的方法步骤图。
图2是本发明实施例1制备的薄层石墨烯的低倍透射电子显微镜图(a)和高倍透射电子显微镜图(b)(c)。
图3a是实施例1制备的其中一片薄层石墨烯在硅片上的原子力显微镜图。
图3b是图3a中划线截面对应的高度曲线图。。
图4是本发明实施例1制备的薄层石墨烯的层数统计图。
图5是本发明实施例1制备的薄层石墨烯的共振激光拉曼光谱图。
图6是本发明实施例2制备的无支撑的石墨烯薄膜的电压-电流关系曲线。
图7是本发明实施例2制备的无支撑的石墨烯薄膜的应力-应变关系曲线。
具体实施方式
如前所述，本发明为了解决现有技术存在的问题，提供了一种石墨烯分散液的制备方法，参阅图1，该方法包括步骤：S101、制备石墨烯前驱体：以膨胀石墨压制形成的电极作为阳极、金属或非金属电极材料作为阴极；将所述阳极和阴极置于电解液中，并在所述阳极和阴极之间施加1～20V的电压和/或密度为1～200mA/cm2的电流进行电化学反应1～120分钟，反应中的阳极产物即为所述石墨烯前驱体；S102、分散石墨烯前驱体：将石墨烯前驱体洗涤后，加入到分散剂中分散获得所述石墨烯分散液。本发明的另一方面是提供一种石墨烯薄膜的制备方法，如图1中的步骤S103、将前述制备得到的石墨烯分散液通过过滤成膜方式或涂覆成膜方式或自然沉积方式获得所述石墨烯薄膜。
在一些优选的实施方案中，所述石墨烯分散液中还加入聚合物材料，制备得到的石墨烯薄膜为石墨烯-聚合物复合膜，其中，所述聚合物材料包括聚乙烯、聚对苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚苯胺、聚丙烯酰胺和聚己内酯；所述聚合物的浓度是0～99wt％。
下面，将结合若干具体实施例对本发明作详细介绍。
实施例1
步骤A：将400mg膨胀石墨在20MPa压力下压制成直径为1～2cm的薄片，用Ag胶将所述膨胀石墨薄片与铜导线相连制成电极作为阳极；采用铂片作为阴极。将所述阳极、阴极置于浓度为10mol/L、10ml的硫酸水溶液中，调整恒电压为2V，对所述膨胀石墨进行阳极氧化，电解反应时间为30min。阳极发生氧化反应产生氧气的过程中使石墨烯的层间变宽，同时，吸附在阳极周围的硫酸根离子插层至石墨烯层间，两者协同作用使石墨烯片层的层间距逐渐变大；最终，电解反应后从阳极中获得的产物为石墨烯前驱体。
步骤B：将所述石墨烯前驱体用蒸馏水洗涤，去除吸附在表面的杂质，然后进行冷冻干燥。取80mg的石墨烯前驱体加入到50mL的N-甲基吡咯烷酮中，超声剥离30min，以3000转/分的速度离心分离，获得浓度为1mg/mL的石墨烯分散液。
作为对比实验之一：取未进行电解反应的膨胀石墨在相同条件下进行超声分散的结果相比，发现膨胀石墨的分散性非常差(浓度小于0.01mg/mL)；
作为对比实验之二：将石墨烯前驱体用蒸馏水洗涤干燥后，进行微波或Ar/H2气氛中高温处理后获得薄层石墨烯，再将获得的薄层石墨烯加入N-甲基吡咯烷酮中进行超声分散，分散液的浓度较小，大约0.1～0.3mg/mL；
由此可见，本发明相比于现有技术，制备获得的石墨烯分散液具有更高的浓度。
如图2(a)所示，从低倍透射电子显微镜图可以看到，本实施例的分散液中的薄层石墨烯呈现丝状，有褶皱；而如图2(b)、(c)所示，从高倍透射电子显微镜可以看到本实施例的薄层石墨烯的边缘呈现两层或三层。图3a是本实施例的其中一片薄层石墨烯在硅片上的原子力显微镜图，该薄层石墨烯片的横向尺寸约为12μm；图3b为图3a中划线截面对应的高度曲线图，其中横坐标代表原子力显微镜探针的水平位移的变化，纵坐标代表原子力显微镜探针的高度变化；可以看到该薄层石墨烯片距离测量基底的高度约为1.34nm，由此可知该薄层石墨烯片的层数为两层；再结合图4所示，通过对本实施例制备获得的64片薄层石墨烯的厚度进行统计分析，可知层数为2～4层的石墨烯约占60％，在本实施例的方法中，低层数石墨烯占多数。而从图5的共振激光拉曼光谱可以看到，在1335cm-1处有一弱的D峰，表明制得的薄层石墨烯存在的缺陷较小。
综上所述，所制石墨烯分散液中的薄层石墨烯主要集中在2～4层，缺陷小，具有较高质量。将石墨烯分散液通过自然沉积的方法在普通玻璃表面成膜，制得石墨烯薄膜，厚度为1μm。测试得，本实施例的石墨烯薄膜的方块电阻为25Ω/□，说明其导电性良好，可应用在电池、电催化、电容器等技术领域。
实施例2
步骤A：将500mg膨胀石墨在30MPa压力下压制成直径为2～3cm的薄片，用Ag胶将所述膨胀石墨薄片与铜导线相连制成电极作为阳极；采用铂片作为阴极。将所述阳极、阴极置于浓度为10mol/L、10ml的硫酸水溶液中，调整外加电流为20mA/cm2条件下，对所述膨胀石墨进行阳极氧化，电解反应时间为60min，从阳极中获得的产物为石墨烯前驱体。
步骤B1：将所述石墨烯前驱体用蒸馏水洗涤，去除吸附在表面的杂质，然后进行冷冻干燥。取50mg洗涤后的石墨烯前驱体加入到30mL的乙醇/水(体积比1:1)的混合溶液中，超声剥离30min，以3000转/分的速度离心分离，制得浓度为1mg/mL的石墨烯分散液。
步骤B2：取300mg洗涤后的石墨烯前驱体加入到含2000～3000ppm十二烷基苯磺酸钠的乙醇/水(体积比1:1)的混合溶液50mL中，超声剥离30min，以3000转/分的速度离心分离，获得浓度为3mg/mL的石墨烯分散液，比较步骤B1和B2可见，当进一步加入表面活性剂成分，分散液的浓度提高。
类似地，通过透射电子显微镜、原子力显微镜、共振激光拉曼光谱观察表明，所制石墨烯分散液中的薄层石墨烯主要集中在2～4层左右，具有较高质量。
将本实施例中制得的石墨烯分散液通过真空抽滤的方法在滤纸上成膜，干燥后将石墨烯薄膜从滤纸剥离，获得厚度为18μm的无支撑石墨烯薄膜。图6示出了该无支撑石墨烯薄膜的电压-电流关系曲线，可以计算得该无支撑的石墨烯薄膜的电导率为24500S/m。图7示出了该无支撑石墨烯薄膜的应力-应变关系曲线，可以计算得该无支撑的石墨烯薄膜的弹性模量为4.5GPa，抗拉强度为62MPa。
将本实施例制得的石墨烯分散液通过真空抽滤的方法在泡沫镍上成膜，再利用摩尔比为1:1的FeCl3和HCl的混合溶液作为刻蚀剂，将泡沫镍去除，保留所述石墨烯薄膜，最后将所述石墨烯薄膜反复用去离子水洗涤，经冷冻干燥后制得多孔的、泡沫状的石墨烯薄膜。将制得石墨烯薄膜吸附漂浮在水上的油，其吸附量可以达到62g/g，说明其吸附性能强，可应用在水处理、生物医药等技术领域。
实施例3
步骤A：将300mg膨胀石墨在10MPa压力下压制成直径为1～2cm的薄片，用Ag胶将所述膨胀石墨薄片与铜导线相连制成电极作为阳极；采用镍片作为阴极。将所述阳极、阴极置于浓度为5mol/L、10ml的甲酸水溶液中，调整恒电压为3V对所述膨胀石墨进行阳极氧化，电解反应时间为10min。阳极发生氧化反应产生氧气的过程中使石墨烯的层间变宽，同时，甲酸插层至变宽的石墨烯层间，两者协同作用使石墨烯片层的层间距逐渐变大，最终，电解反应后从阳极中获得的产物为石墨烯前驱体。
步骤B：将所述石墨烯前驱体依次用水、乙醇洗涤，去除吸附在表面的杂质，然后自然风干。取洗涤后的石墨烯前驱体50mg加入到50mL的N，N-二甲基甲酰胺中，超声分散10min，以3000转/分的速度离心分离，获得浓度为0.5mg/mL石墨烯分散液。
通过透射电子显微镜、原子力显微镜、共振激光拉曼光谱观察表明，所制石墨烯分散液中的薄层石墨烯的层数主要集中在5-8层。
将本实施例制得的石墨烯分散液通过真空抽滤在滤纸上成膜，获得石墨烯薄膜。通过四探针法测得该石墨烯薄膜的电导率为6800S/m，说明本实施例获得的石墨烯薄膜的导电性良好，可以应用于电池、电催化、传感器等领域。
将本实例制得的500mL的0.5mg/mL石墨烯分散液和1g的聚砜混合，机械搅拌10h使其完全溶解，脱除其中的气泡后烘干固化制得石墨烯-聚砜复合膜。测得该石墨烯-聚砜复合膜的导热系数为3.5W/mK，说明其具有较好的导热性能，可应用在导热散热等技术领域。
实施例4
步骤A：将300mg膨胀石墨在10MPa压力下压制成直径为1～2cm的薄片，用Ag胶将所述膨胀石墨薄片与铜导线相连制成电极作为阳极；采用铂片作为阴极。将所述阳极、阴极置于浓度为5mol/L、10ml的氯化铁水溶液中，调整恒电压为5V，对所述膨胀石墨进行阳极氧化，电解反应时间为20min。阳极发生氧化反应产生氧气的过程中使石墨烯的层间变宽，同时，氯化铁插层至变宽的石墨烯层间，两者协同作用使石墨烯片层的层间距逐渐变大；最终，电解反应后从阳极中获得的产物为石墨烯前驱体。
步骤B：将所述石墨烯前驱体依次用盐酸、水、丙酮洗涤，去除吸附在表面的杂质，然后在空气中自然风干。取洗涤后的石墨烯前驱体50mg加入到60mL的丙酮中，超声剥离30min，获得浓度为0.5mg/mL石墨烯分散液。
通过透射电子显微镜、原子力显微镜、共振激光拉曼光谱观察表明，所制石墨烯分散液中的薄层石墨烯的层数主要集中在3-6层。
将本实施例制得的石墨烯分散液通过涂覆的方式在纸上成膜，获得石墨烯薄膜。相比于实施例3，通过四探针法测量得到本实施例的石墨烯薄膜的电导率下降为1150S/m，这是因为阳极氧化电位的提高导致石墨烯产物的氧化程度提高所导致的。
实施例5
步骤A：将1g膨胀石墨在30MPa压力下压制成直径为3～4cm的薄片，用Ag胶将所述膨胀石墨薄片与铜导线相连制成电极作为阳极；采用银片作为阴极。将所述阳极、阴极置于10ml的乙酸/硫酸/水(体积比2:3:5)的混合溶液中，调整恒电压为10V，对所述膨胀石墨进行阳极氧化，电解反应时间为5min。电解反应过程中，阳极氧化反应使膨胀石墨层间间距变大；同时，吸附在阳极周围的乙酸根和硫酸根离子共插层至变宽后的石墨烯层间，协同稳定增大的层间距离以及保持形成石墨烯结构。最终，电解反应后从阳极中获得的产物为石墨烯前驱体。
步骤B：将所述石墨烯前驱体用蒸馏水洗涤，去除吸附在表面的杂质，然后进行冷冻干燥。取洗涤后的石墨烯前驱体150mg加入到50mL的乙酸乙酯中，超声剥离30min，获得浓度为2mg/mL的石墨烯分散液。
透射电子显微镜、原子力显微镜、共振激光拉曼光谱观察表明，所制石墨烯分散液中的薄层石墨烯的层数主要集中在1-3层。
将本实例制得的300mL的2mg/mL石墨烯分散液与1g的聚甲基丙烯酸甲酯混合，机械搅拌12h，使其完全溶解，脱除其中的气泡后干燥制得石墨烯-聚甲基丙烯酸甲酯复合膜。
实施例6
步骤A：将600mg膨胀石墨在50MPa压力下压制成直径为2～3cm的薄片，用Ag胶将所述膨胀石墨薄片与铜导线相连制成电极作为阳极；石墨片作为阴极。将所述阳极、阴极置于浓度为10ml的磷酸/硫酸/水(体积比3:5:2)的混合溶液中，恒电流为60mA/cm2对所述膨胀石墨进行阳极氧化，电解反应时间为10min。电解反应过程中，阳极氧化反应使石墨烯的层间变宽，同时，磷酸-乙酸共插层至变宽后的石墨烯层间，协同稳定增大后的层间距离以及保持形成石墨烯结构。最终，电解反应后从阳极中获得的产物为石墨烯前驱体。
步骤B：将所述石墨烯前驱体用蒸馏水洗涤，去除吸附在表面的杂质，然后进行冷冻干燥。取350mg的石墨烯前驱体加入到50mL的乙醇中，同时还加入1000-3000ppm的曲拉通x-100，超声剥离60min，获得6mg/mL石墨烯分散液。
透射电子显微镜、原子力显微镜、共振激光拉曼光谱观察表明，所制石墨烯分散液中的薄层石墨烯的层数主要集中在1-3层，具有较好质量。
将本实施例制得的石墨烯分散液通过喷涂的方法在塑料表面成膜，获得石墨烯薄膜，厚度为1μm。经测试，所述石墨烯薄膜的方块电阻为35Ω/□，说明本实施例获得的石墨烯薄膜导电性能良好。
实施例7
步骤A：将500mg膨胀石墨在20MPa压力下压制成直径为2～3cm的薄片，用Ag胶将所述膨胀石墨薄片与铜导线相连制成电极作为阳极；石墨片作为阴极。将所述阳极、阴极置于0.2mol/L、10ml的硫酸水溶液中，调整恒电压为15V，对所述膨胀石墨进行阳极氧化，电解反应时间为3min。电解反应过程中，在较正的电压下，水的电解产生氧自由基，氧化石墨边缘，结合硫酸的插层作用快速剥离石墨烯。最终，电解反应后从阳极中获得的产物为石墨烯前驱体。
步骤B：将所述石墨烯前驱体用蒸馏水洗涤，去除吸附在表面的杂质，然后进行冷冻干燥。取60mg的石墨烯前驱体加入到50mL的N-甲基吡咯烷酮中，超声剥离30min，以3000转/分的速度离心分离，获得1mg/mL的石墨烯分散液。
通过透射电子显微镜、原子力显微镜、共振激光拉曼光谱观察表明，所制石墨烯分散液中的石墨烯层状结构主要集中在1～3层左右。将石墨烯分散液通过自然沉积的方法在陶瓷表面成膜，获得石墨烯薄膜，厚度为1μm。经测试，本实施例的石墨烯基材方块电阻为120Ω/□。
在另外的实施例中，电解液还不限于上述实施例所列举的，只需要满足该电解液存在离子或分子具有插层石墨作用，能稳定插入石墨烯层间，与阳极氧化反应起协同作用，共同使膨胀石墨逐渐拆解为二维的石墨烯薄片。这些电解液可以包含氯化铁、氯化镍、氯化铜、氯化锂、氯化钠、氯化钾、硫酸钾、硫酸钠、硫酸、硝酸、乙酸、甲酸、丙酸、磷酸、磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵和氨水中的一种或两种以上的组合；另一方面，作为石墨烯前驱体的分散剂可以是水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃、二甲基亚砜、1,2-二氯乙烷、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、乙酸乙酯、吐温-60、吐温-80、吐温-85、曲拉通x-100、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、木质素磺酸钠、胆酸钠中的任意一种或两种以上的组合。
在不破坏石墨烯层状结构的前提下，洗涤和干燥的方式也有多种，例如烘干、自然风干等，采用的洗涤剂可以是水、盐酸、乙醇、异丙醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃中的一种或两种以上的组合。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：以膨胀石墨压制形成的电极作为阳极、金属或非金属电极材料作为阴极；将所述阳极和阴极置于电解液中，并在所述阳极和阴极之间施加密度为1~200mA/cm2的电流进行电化学反应1~120分钟；所述电解液包括氯化铁、氯化镍、氯化铜、氯化锂、氯化钠、氯化钾、硫酸钾、硫酸钠、硫酸、硝酸、乙酸、甲酸、丙酸、磷酸、磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、氨水中的任意一种或几种的水溶液；所述电解液中电解质的浓度为0.1~15mol/L；
步骤B:将电化学反应后的阳极产物进行洗涤，然后加入到分散剂中，通过超声或/和机械搅拌分散获得浓度为0.1~20mg/mL的石墨烯分散液；
所述分散剂是水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃、二甲基亚砜、1,2-二氯乙烷、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、乙酸乙酯、吐温-60、吐温-80、吐温-85、曲拉通x-100、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、木质素磺酸钠、胆酸钠中的任意一种或两种以上的组合。
2.根据权利要求1所述石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，所述膨胀石墨是在压力为1~50MPa的条件下压制形成电极的。
3.根据权利要求1所述石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，对阳极产物进行洗涤的洗涤溶剂为水、盐酸、乙醇、异丙醇、丙酮、乙腈和四氢呋喃中的任意一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，所述金属或非金属电极的材料至少选择铂、金、银、铜、铜合金、钛、钛合金、镍和石墨中的任意一种。
5.根据权利要求1所述石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，所述石墨烯分散液中，所述石墨烯是层数为1~30的薄层石墨烯。
6.一种石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，将如权利要求1-5任一所述方法得到的石墨烯分散液通过过滤成膜方式或涂覆成膜方式或自然沉积方式在基底上形成石墨烯薄膜；所述石墨烯分散液中还加入聚合物材料，制备得到的石墨烯薄膜为石墨烯-聚合物复合膜；所述聚合物材料包括聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚苯胺、聚砜、聚丙烯酰胺、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯和聚己内酯；所述聚合物的浓度是0~99wt%，不包括0wt%。
7.根据权利要求6所述石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述基底材料包括普通玻璃、石英玻璃、单晶硅片、多晶硅片、泡沫镍、泡沫铝、多孔硅、金、银、铜、镍、不锈钢、海绵、布料、陶瓷、塑料、纸和木材中的任意一种。
8.根据权利要求6所述石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，所述过滤成膜方式包括真空抽滤、常压过滤或加压过滤；所述涂覆成膜方式包括旋涂、喷涂或刮涂。
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