CN103896259A - 一种石墨烯的制备方法 - Google Patents
一种石墨烯的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103896259A CN103896259A CN201210574223.XA CN201210574223A CN103896259A CN 103896259 A CN103896259 A CN 103896259A CN 201210574223 A CN201210574223 A CN 201210574223A CN 103896259 A CN103896259 A CN 103896259A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- ball
- preparation
- ionic liquid
- suspension
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明属于石墨烯领域,其公开了一种石墨烯的制备方法,包括步骤:将离子液体加入溶剂中超声分散,形成离子液体溶液;将可膨胀石墨加入到所述离子液体溶液中,再次超声分散,得到悬浮液,然后将此悬浮液置于玛瑙磨球的球磨罐中进行球磨处理,得到石墨烯微片溶液;将所得到的石墨烯微片溶液中放入反应器中密封后进行热处理,得到石墨烯。本发明提供的石墨烯制备方法,其通过将可膨胀石墨球磨成石墨烯微片,减少石墨的层数,且通过球磨剥离的石墨较为均匀,再通过临界流体瞬间释放的压力,破坏石墨层与层之间的范德华力,可得到单层率较高的石墨烯,且分散均匀的石墨烯。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯领域,尤其涉及一种石墨烯的制备方法。
背景技术
自从英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K.Geim)等在2004年制备出石墨烯材料,由于其独特的结构和光电性质受到了人们广泛的重视。单层石墨由于其大的比表面积,优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数而被认为是理想的材料。如:①高强度,杨氏摩尔量,(1,100GPa),断裂强度:(125GPa);②高热导率,(5,000W/mK);③高导电性、载流子传输率,(200,000cm2/V·s);④高的比表面积,(理论计算值:2,630m2/g)。尤其是其高导电性质,大的比表面性质和其单分子层二维的纳米尺度的结构性质,可在超级电容器和锂离子电池中用作电极材料。到目前为止,所知道的制备石墨烯的方法有许多种,如:(1)微机械剥离法。这种方法只能产生数量极为有限石墨烯片,可作为基础研究;(2)超高真空石墨烯外延生长法。这种方法的高成本以及小圆片的结构限制了其应用;(3)氧化-还原法。整个过程涉及到将石墨氧化成氧化石墨,氧化石墨剥落产生的石墨烯氧化物,再通过化学或热还原为石墨烯。此方法合成的石墨烯较容易产生缺陷;(4)化学气相沉积法(CVD)。此方法可以满足规模化制备高质量石墨烯的要求,但成本较高,工艺复杂。(5)插层剥离法。此方法是一种可以大量制备石墨烯的方法,且通过插层并没有破坏石墨的本身结构,不会产生缺陷,制备的石墨烯性能较高,但是通过此方法较难得到层数较低的石墨烯,且插层剥离之后石墨烯较容易团聚。
发明内容
本发明所要解决的问题在于提供一种石墨烯分散均匀的制备方法。
本发明提供的一种石墨烯的制备方法,剥离效果较好,且剥离之后不容易团聚。先通过将可膨胀石墨,加入到离子液体的溶剂中,进行球磨剥离,离子液体溶液插层进入石墨层间,将石墨剥离成石墨烯微片,然后再将此石墨烯微片放入高温高压反应釜中,加热加压到溶剂的临界温度,反应一定时间后,卸掉压力,得到石墨烯粗产品,然后通过乙醇反复冲洗,过滤,干燥得到石墨烯。
本发明的技术方案如下:
一种石墨烯的制备方法,包括如下步骤:
将离子液体加入溶剂中超声分散,形成离子液体溶液;所述离子液体与溶剂的质量比为1:1-1:5;
将可膨胀石墨加入到所述离子液体溶液中,再次超声分散,得到悬浮液,然后将此悬浮液,按照玛瑙球与悬浮液的质量比为15:1-20:1的球料比,置于玛瑙磨球的球磨罐中进行球磨处理,得到石墨烯微片溶液;所述可膨胀石墨与离子液体的质量比为1:1-1:5;
将所得到的石墨烯微片溶液放入反应器中密封后,于240℃-400℃和5-25MPa下进行热压处理10-60min,卸掉反应器的压力,得到石墨烯。
所述石墨烯的制备方法,优选,所述离子液体为咪唑类离子液体,更有选为,咪唑类离子液体为1,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐,1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,1-乙基-3-甲基咪唑甲磺酸盐,1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐或1-十六烷基-3-乙基咪唑溴盐。
所述石墨烯的制备方法,优选,所述溶剂为水、异丙醇、甲醇或DMF(N,N-二甲基甲酰胺)。
所述石墨烯的制备方法,优选,所述离子液体溶液形成时,超声分散的时间为5-20min。
所述石墨烯的制备方法,优选,所述可膨胀石墨的平均粒径25-500μm。
所述石墨烯的制备方法,优选,所述可膨胀石墨加入到所述离子液体溶液中,再次超声分散的时间为1-10min。
所述石墨烯的制备方法,优选,所述球磨处理是在行星式高能球磨机上进行的;所述球磨处理时,球磨转速为350-450转/分钟,球磨时间1-5h,且每球磨1小时休息20分钟。
所述石墨烯的制备方法,优选,所述热处理后,还对制得的石墨烯进行纯化干燥处理:将热处理后得到的产物用乙醇反复冲洗、过滤,随后于60℃下真空干燥,得到纯化的石墨烯。
本发明提供的石墨烯制备方法,其通过将可膨胀石墨球磨成石墨烯微片,减少石墨的层数,且通过球磨剥离的石墨较为均匀,再通过临界流体瞬间释放的压力,破坏石墨层与层之间的范德华力,可得到单层率较高的石墨烯,且分散均匀的石墨烯;同时,制得的石墨烯,缺陷少,电导率高,通过可膨胀石墨作为原料,成本低廉,易于规模化。
附图说明
图1为实施例1制得的石墨烯的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
实施例1
本发明一种石墨烯制备方法如下:
(1)可膨胀石墨:平均粒径25μm;
(2)石墨烯微片:将10g 1,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体加入10g水中,超声处理5min,然后将10g可膨胀石墨加入到离子液体溶液中,超声1min,得到悬浮液,然后将此悬浮液,按照玛瑙球与悬浮液的质量比为15:1的球料比,置于玛瑙磨球的球磨罐中,置于行星式高能球磨机上。调整球磨转速为350转/分钟,球磨时间1h,每球磨一小时休息20分钟,得到石墨烯微片溶液。
(3)石墨烯:将所得到的悬浮液中放入高温高压反应釜中,将其密封好,然后将其加热到400℃,压力在25MPa下,保持10min,卸掉反应釜内的压力,得到石墨烯初产品,将此用乙醇反复冲洗,过滤,60℃真空干燥,得到石墨烯。
图1为实施例1制得的石墨烯的SEM图。由图1可知,石墨烯有一定的褶皱,并无出现团聚。
实施例2
本发明一种石墨烯制备方法如下:
(1)可膨胀石墨:平均粒径100μm,;
(2)石墨烯微片:将10g 1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体加入到30g甲醇中,超声处理15min,形成离子液体溶液,将5g可膨胀石墨加入到离子液体溶液中,超声2min,得到悬浮液,然后将此悬浮液,按照玛瑙球与悬浮液的质量比为16:1的球料比,置于玛瑙磨球的球磨罐中,置于行星式高能球磨机上。调整球磨转速为400转/分钟,球磨时间2h,每球磨一小时休息20分钟,得到石墨烯微片溶液。
(3)石墨烯:将所得到的悬浮液中放入高温高压反应釜中,将其密封好,然后将其加热到240℃,压力在8MPa下,保持20min,卸掉反应釜内的压力,得到石墨烯初产品,将此用乙醇反复冲洗,过滤,60℃真空干燥,得到石墨烯。
实施例3
本发明一种石墨烯制备方法如下:
(1)可膨胀石墨:平均粒径300μm;
(2)石墨烯微片:将10g 1-乙基-3-甲基咪唑甲磺酸盐离子液体加入40g异丙醇溶剂中,超声处理10min,形成离子液体溶液,将2.5g可膨胀石墨加入到离子液体溶液中,超声5min,得到悬浮液,然后将此悬浮液,按照玛瑙球与悬浮液的质量比为18:1的球料比,置于玛瑙磨球的球磨罐中,置于行星式高能球磨机上。调整球磨转速为420转/分钟,球磨时间3h,每球磨一小时休息20分钟,得到石墨烯微片溶液。
(3)石墨烯:将所得到的悬浮液中放入高温高压反应釜中,将其密封好,然后将其加热到250℃,压力在5MPa下,保持30min,卸掉反应釜内的压力,得到石墨烯初产品,将此用乙醇反复冲洗,过滤,60℃真空干燥,得到石墨烯。
实施例4
本发明一种石墨烯制备方法如下:
(1)可膨胀石墨:平均粒径500μm;
(2)石墨烯微片:将10g 1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐离子液体加入50g的DMF溶剂中,超声处理20min,形成离子液体溶液,将2g可膨胀石墨加入到离子液体溶液中,超声10min,得到悬浮液,然后将此悬浮液,按照玛瑙球与悬浮液的质量比为20:1的球料比,置于玛瑙磨球的球磨罐中,置于行星式高能球磨机上。调整球磨转速为450转/分钟,球磨时间5h,每球磨一小时休息20分钟,得到石墨烯微片溶液。
(3)石墨烯:将所得到的悬浮液中放入高温高压反应釜中,将其密封好,然后将其加热到400℃,压力在5MPa下,保持60min,卸掉反应釜内的压力,得到石墨烯初产品,将此用乙醇反复冲洗,过滤,60℃真空干燥,得到石墨烯。
石墨烯的电导率测试
通过四探针法测定石墨烯的电导率,测试结果如表1所示。从电导率数据来说,所制备石墨烯的电导率较高。
表1
实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 |
电导率(S/m) | 8.27×104 | 8.34×104 | 8.51×104 | 8.72×104 |
应当理解的是,上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细,并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制,本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种石墨烯的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将离子液体加入溶剂中超声分散,形成离子液体溶液;所述离子液体与溶剂的质量比为1:1-1:5;
将可膨胀石墨加入到所述离子液体溶液中,再次超声分散,得到悬浮液,然后将此悬浮液,按照玛瑙球与悬浮液的质量比为15:1-20:1的球料比,置于玛瑙磨球的球磨罐中进行球磨处理,得到石墨烯微片溶液;所述可膨胀石墨与离子液体的质量比为1:1-1:5;
将所得到的石墨烯微片溶液放入反应器中密封后,于240℃-400℃和5-25MPa下进行热处理10-60min,卸掉反应器的压力,得到石墨烯。
2.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述离子液体为1,3-二甲基咪唑四氟硼酸盐,1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,1-乙基-3-甲基咪唑甲磺酸盐,1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐或1-十六烷基-3-乙基咪唑溴盐。
3.根据权利要求1或2所述的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述溶剂为水、异丙醇、甲醇或N,N-二甲基甲酰胺。
4.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述离子液体溶液形成时,超声分散的时间为5-20min。
5.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述可膨胀石墨的平均粒径25-500μm。
6.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述可膨胀石墨加入到所述离子液体溶液中,再次超声分散的时间为1-10min。
7.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述球磨处理是在行星式高能球磨机上进行的。
8.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述球磨处理时,球磨转速为350-450转/分钟,球磨时间1-5h,且每球磨1小时休息20分钟。
9.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述反应器为高温高压反应釜。
10.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法,其特征在于,所述热压处理后,还对制得的石墨烯进行纯化干燥处理:将热压处理后得到的产物用乙醇反复冲洗、过滤,随后于60℃下真空干燥,得到纯化的石墨烯。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210574223.XA CN103896259A (zh) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | 一种石墨烯的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210574223.XA CN103896259A (zh) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | 一种石墨烯的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103896259A true CN103896259A (zh) | 2014-07-02 |
Family
ID=50987893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210574223.XA Pending CN103896259A (zh) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | 一种石墨烯的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103896259A (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105643148A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-06-08 | 上海和伍复合材料有限公司 | 一种银钎焊膏及其制备方法 |
CN106335891A (zh) * | 2015-06-17 | 2017-01-18 | 湖南元素密码石墨烯高科技有限公司 | 一种以汽爆法制备石墨烯的改进方法 |
CN106348284A (zh) * | 2015-07-15 | 2017-01-25 | 湖南元素密码石墨烯高科技有限公司 | 利用人造金刚石废料制备石墨烯及其复合材料的方法 |
CN108314022A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-07-24 | 广东聚石化学股份有限公司 | 一种离子液体直接剥离制备石墨烯的方法 |
CN110078062A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-02 | 大同墨西科技有限责任公司 | 一种石墨烯高能催化物理剥离制备方法 |
CN111498838A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-08-07 | 山东领军科技集团有限公司 | 一种石墨烯湿法气压剥离方法 |
CN112225209A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-01-15 | 山东建筑大学 | 一种利用可膨胀石墨制备石墨烯的方法 |
CN114958452A (zh) * | 2022-06-11 | 2022-08-30 | 赵国庆 | 一种可用于润滑油的石墨烯复合材料的制备方法和应用 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101857221A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-10-13 | 哈尔滨工业大学 | 高效率制备石墨烯复合物或氧化石墨烯复合物的方法 |
-
2012
- 2012-12-26 CN CN201210574223.XA patent/CN103896259A/zh active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101857221A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-10-13 | 哈尔滨工业大学 | 高效率制备石墨烯复合物或氧化石墨烯复合物的方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106335891A (zh) * | 2015-06-17 | 2017-01-18 | 湖南元素密码石墨烯高科技有限公司 | 一种以汽爆法制备石墨烯的改进方法 |
CN106348284A (zh) * | 2015-07-15 | 2017-01-25 | 湖南元素密码石墨烯高科技有限公司 | 利用人造金刚石废料制备石墨烯及其复合材料的方法 |
CN105643148A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-06-08 | 上海和伍复合材料有限公司 | 一种银钎焊膏及其制备方法 |
CN108314022A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-07-24 | 广东聚石化学股份有限公司 | 一种离子液体直接剥离制备石墨烯的方法 |
CN110078062A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-02 | 大同墨西科技有限责任公司 | 一种石墨烯高能催化物理剥离制备方法 |
CN111498838A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-08-07 | 山东领军科技集团有限公司 | 一种石墨烯湿法气压剥离方法 |
CN112225209A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-01-15 | 山东建筑大学 | 一种利用可膨胀石墨制备石墨烯的方法 |
CN114958452A (zh) * | 2022-06-11 | 2022-08-30 | 赵国庆 | 一种可用于润滑油的石墨烯复合材料的制备方法和应用 |
CN114958452B (zh) * | 2022-06-11 | 2024-03-05 | 山东极热新材料科技有限公司 | 一种可用于润滑油的石墨烯复合材料的制备方法和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103896259A (zh) | 一种石墨烯的制备方法 | |
CN103896253A (zh) | 一种石墨烯的制备方法 | |
CN102464313A (zh) | 石墨烯的制备方法 | |
CN102464315A (zh) | 石墨烯的制备方法 | |
CN104724699B (zh) | 纤维素为原料制备生物质石墨烯的方法 | |
CN103896254A (zh) | 一种氮掺杂石墨烯的制备方法 | |
WO2017084606A1 (zh) | 一种常温常压下直接制备膨胀石墨或石墨烯的方法 | |
CN103896258A (zh) | 一种硼掺杂石墨烯的制备方法 | |
CN103896240B (zh) | 一种石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法 | |
CN103864062A (zh) | 一种石墨烯透明导电薄膜的制备方法 | |
CN102464312B (zh) | 石墨烯的制备方法 | |
CN103387223A (zh) | 一种制备石墨烯的方法 | |
CN107556510B (zh) | 一种柔性传感器电极的制备方法 | |
CN102757035B (zh) | 一种石墨烯的制备方法 | |
CN109319771A (zh) | 一种石墨烯的制备方法 | |
CN103407991B (zh) | 一种镍/氧化镍修饰氮掺杂石墨烯材料的制备方法 | |
CN102730667B (zh) | 单层石墨的制备方法 | |
CN106315568B (zh) | 一种石墨烯的制备方法 | |
CN104973591A (zh) | 一种高质量石墨烯及其制备方法 | |
CN106744835A (zh) | 一种利用玉米秸秆制备石墨烯的方法 | |
CN103723708A (zh) | 一种单层石墨烯有机溶液制备方法 | |
CN105293482A (zh) | 一种石墨烯的溶剂热剥离制备方法 | |
CN110028057A (zh) | 一种具有稳定分散性的石墨烯浆料及其制备方法 | |
CN103258658A (zh) | 一种基于功能型石墨烯超级电容器电极的制备方法 | |
CN106146833A (zh) | 一种柔性聚苯胺导电石墨烯膜及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140702 |