CN103935997A - 一种基于十二烷基苯磺酸钠的石墨烯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于石墨烯生产领域，具体说是一种采用十二烷基苯磺酸钠生产石墨烯的方法。其特征在于，本发明的原料为膨胀石墨、氮甲基吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、乙醇，制备工艺为：⑴称量；⑵混合；⑶搅拌；⑷微波加热；⑸冷却；⑹过滤；⑺干燥。根据本发明制备的石墨烯一方面具有较高的质量，另一方面还可以具有较高的产率，从而有利于实现石墨烯的规模化、工业化生产，所以，本发明具有广阔的应用前景。此外，本发明的原料价格低廉，制备工艺简单。因此，本发明具有较高的实用性和推广应用价值。

Description

一种基于十二烷基苯磺酸钠的石墨烯的制备方法

技术领域

 本发明属于石墨烯生产领域，具体说是一种采用十二烷基苯磺酸钠生产石墨烯的方法。

背景技术

石墨烯是近年来人们研制的一种新型功能材料，是一种由碳原子构成的具有二维结构的薄膜材料，它的厚度只有一个碳原子厚。

人们经过研究发现，石墨烯具有很多优异的性能，比如强度高、透明性好、导热性好、电阻率低，因此，它在电子、能源、航空航天、军事、生物、环保、海水淡化等领域具有巨大的潜在应用价值。

目前，制备石墨烯采用的方法包括微机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、溶剂剥离法等，但微机械剥离法的产率较低，而且生产成本较高，化学气相沉积法的工艺比较复杂，成本也较高，氧化还原法制备的石墨烯的质量较低；溶剂剥离法是将原料分散于氮甲基吡咯烷酮等溶剂中，利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力，同时溶剂会依靠自身的分子运动，渗入石墨层间，最终石墨会被层层剥离，得到石墨烯。

溶剂剥离法能够制备出高质量的石墨烯，但是产率较低，只有8%左右。要实现石墨烯的规模化、工业化生产，就需要设法提高石墨烯的产率。如果能采用一定的技术，使溶剂分子更强烈地渗入石墨层间，这样就能将石墨烯更多地剥离出来，从而可以有效地提高石墨烯的产率。

发明内容

本发明的目的是克服传统的溶剂剥离法制备石墨烯存在的缺陷，以膨胀石墨为原料生产高质量的石墨烯，石墨烯的产率较高，从而有利于实现石墨烯的规模化、工业化生产。本发明的特征是以膨胀石墨为原料，在溶剂中加入一定量的十二烷基苯磺酸钠，经过称量、混合、搅拌、微波加热、冷却、过滤、干燥工艺制备石墨烯。 

本发明的制备方法为：

1．  石墨烯的生产原料及配比：

膨胀石墨：5-35%

氮甲基吡咯烷酮：20-85%

十二烷基苯磺酸钠：1-35%

乙醇：10-60%

各组分含量之和为100%。

2．石墨烯的制备工艺为：

（1）按要求称量各种原料； 

（2）将各种原料放入容器中混合并搅拌，使原料成分均匀；

（3）将混合均匀的原料连同容器放入微波炉中，进行微波加热，特征为：加热功率为500—1000W，加热时间1-30分钟； 

（4）关闭微波炉的电源，使产品在微波炉中缓慢冷却； 

（5）产品冷却至室温后，从微波炉中取出，然后进行过滤、干燥工艺，最终得到石墨烯成品。 

     

本发明的有益效果：

十二烷基苯磺酸钠是一种效果优良的表面活性剂，它可以使溶剂的表面张力降低，能够更强烈地渗入石墨层之间，这样，在微波和溶剂分子的双重作用下，更多的石墨烯会从石墨里剥离出来。因此，根据本发明制备的石墨烯一方面具有较高的质量，另一方面还可以具有较高的产率，从而有利于实现石墨烯的规模化、工业化生产，所以，本发明具有广阔的应用前景。

此外，本发明的原料来源广泛，均为市场上常见的产品，价格低廉。

在制备工艺方面，本发明的制备工艺简单，对设备的要求比较低，对操作人员的技能也没有特殊要求，普通工人都可以操作。

综上所述，本发明具有较高的实用性和推广应用价值。

 

附图说明：

    图1是石墨烯的制备工艺流程图。

 

具体实施方式：

实施例1：按图1所示，生产原料及配比为：

膨胀石墨：5%

氮甲基吡咯烷酮：45%

十二烷基苯磺酸钠：5%

乙醇：45%

石墨烯的制备工艺为：

（1）按要求称量各种原料； 

（2）将各种原料放入容器中混合并搅拌，使原料成分均匀；

（3）将混合均匀的原料连同容器放入微波炉中，进行微波加热，特征为：加热功率为500W，加热时间为30分钟； 

（4）关闭微波炉的电源，使产品在微波炉中缓慢冷却； 

（5）产品冷却至室温后，从微波炉中取出，然后进行过滤、干燥工艺，最终得到石墨烯成品。

 

实施例2：按图1所示，生产原料及配比为：

膨胀石墨：10%

氮甲基吡咯烷酮：40%

十二烷基苯磺酸钠：10%

乙醇：40% 

石墨烯的制备工艺为：

（1）按要求称量各种原料； 

（2）将各种原料放入容器中混合并搅拌，使原料成分均匀；

（3）将混合均匀的原料连同容器放入微波炉中，进行微波加热，特征为：加热功率为600W，加热时间为25分钟； 

（4）关闭微波炉的电源，使产品在微波炉中缓慢冷却； 

（5）产品冷却至室温后，从微波炉中取出，然后进行过滤、干燥工艺，最终得到石墨烯成品。 

 

实施例3：按图1所示，生产原料及配比为：

  膨胀石墨：15%

氮甲基吡咯烷酮：35%

十二烷基苯磺酸钠：15%

乙醇：35%

石墨烯的制备工艺为：

（1）按要求称量各种原料； 

（2）将各种原料放入容器中混合并搅拌，使原料成分均匀；

（3）将混合均匀的原料连同容器放入微波炉中，进行微波加热，特征为：加热功率为700W，加热时间为20分钟； 

（4）关闭微波炉的电源，使产品在微波炉中缓慢冷却； 

（5）产品冷却至室温后，从微波炉中取出，然后进行过滤、干燥工艺，最终得到石墨烯成品。

 

实施例4：按图1所示，生产原料及配比为：

膨胀石墨：20%

氮甲基吡咯烷酮：30%

十二烷基苯磺酸钠：20%

乙醇：30%

石墨烯的制备工艺为：

（1）按要求称量各种原料； 

（2）将各种原料放入容器中混合并搅拌，使原料成分均匀；

（3）将混合均匀的原料连同容器放入微波炉中，进行微波加热，特征为：加热功率为800W，加热时间为15分钟； 

（4）关闭微波炉的电源，使产品在微波炉中缓慢冷却； 

（5）产品冷却至室温后，从微波炉中取出，然后进行过滤、干燥工艺，最终得到石墨烯成品。

Claims (2)

1.一种石墨烯，其特征在于，其原料为膨胀石墨、氮甲基吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、乙醇，其重量化学组成为：膨胀石墨：5-35%，氮甲基吡咯烷酮：20-85%，十二烷基苯磺酸钠：1-35%，乙醇：10-60%，各组分含量之和为100%。

2.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于它由下述步骤实现： 

（1）按要求称量各种原料； 

（2）将各种原料放入容器中混合并搅拌，使原料成分均匀；

（3）将混合均匀的原料连同容器放入微波炉中，进行微波加热，特征为：加热功率为500—1000W，加热时间1-30分钟； 

（4）关闭微波炉的电源，使产品在微波炉中缓慢冷却； 

（5）产品冷却至室温后，从微波炉中取出，然后进行过滤、干燥工艺，最终得到石墨烯成品。