CN105084344A - 制备石墨烯的方法以及由该方法制备的石墨烯 - Google Patents

Abstract

本发明实施方案提供了一种制备石墨烯的方法和由该方法制备的石墨烯。该方法包括：(a)制备膨胀石墨；(b)将得自步骤(a)的膨胀石墨与氧化剂混合并引发弱氧化反应，得到氧化的膨胀石墨；(c)将得自步骤(b)的氧化的膨胀石墨在剥离试剂中进行剥离，获得石墨烯悬浮液。本发明实施方案通过氧化剂对膨胀石墨的表层部分进行氧化，得到氧化的膨胀石墨，再将氧化的膨胀石墨置于剥离试剂中进行剥离，获得石墨烯悬浮液。这种制备石墨烯的方法，用氧化剂对膨胀石墨的表层部分进行氧化，使得膨胀石墨的边缘开放，剥离试剂更容易进入膨胀石墨的内部，从而使剥离更加充分，能够提高单层石墨烯的产率。

Description

制备石墨烯的方法以及由该方法制备的石墨烯

技术领域

本发明涉及制备石墨烯产品的技术领域，更具体地，本发明涉及一种溶剂剥离法制备石墨烯的方法以及由该方法制备的石墨烯。

背景技术

石墨烯是一种单分子层的二维石墨材料，因其具有潜在的高导电性、高导热性、高强度性和特殊的量子特性，被认为是未来替代硅的新材料。目前，制备石墨烯的方法包括：机械剥离法、溶剂剥离法、化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition，CVD)、化学氧化-还原法、电化学剥离法等，为了使得到的石墨烯保留较好的导电特性，就要尽量减少石墨烯片层的结构缺陷。机械剥离法可以较为完整地保留石墨烯片层的结构，但是制备的效率低且成本高；化学气相沉积法也可以形成较完整的石墨烯片层，但是成本高且制备工艺复；CVD虽然可以批量生产石墨烯，但是难以实现高导电率的石墨烯的制备；电化学剥离法制备石墨烯的过程中，通常伴随着石墨烯薄片解体为碳颗粒的现象，影响产品的产率和产品的纯度；而溶剂剥离法能够完整保留石墨烯的本来结构，同时也易于放大。

溶剂剥离法制备石墨烯是将过筛的石墨粉分散在的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中超声30分钟，得到一个灰色的悬浮液，再通过离心、过滤可以得到小于5层的石墨片。这种方法制备得到的单层石墨烯的产率比较低。

发明内容

针对上述技术问题，本发明人经过长期的努力和反复的试验，提供一种制备石墨烯的方法以及由该方法制备的石墨烯，能够提高单层石墨烯的产率。

一方面，本发明提供一种制备石墨烯的方法，该方法包括如下步骤：

(a)制备膨胀石墨；

(b)将得自步骤(a)的膨胀石墨与氧化剂混合并引发弱氧化反应，得到氧化的膨胀石墨；

(c)将得自步骤(b)的氧化的膨胀石墨在剥离溶剂中进行剥离，获得石墨烯悬浮液。

在一个优选实施方案中，步骤(b)中所述的氧化剂包括浓硫酸与硝酸的混合液，以及氯酸钾。

在另一个优选实施方案中，所述膨胀石墨与所述氯酸钾混合的比例为1：1～1：3。

在另一个优选实施方案中，步骤(a)中所述制备膨胀石墨，包括下列步骤：

(i)将石墨粉与氯磺酸混合并放入反应器中加热，得到预处理石墨；

(ii)将得自(i)的预处理石墨与浓硫酸混合，搅拌并滴加过氧化氢溶液引发膨胀反应，得到预处理膨胀石墨；

(iii)将得自(ii)的预处理膨胀石墨加水分离，再经过滤，水洗，干燥，得到膨胀石墨。

在另一个优选实施方案中，在步骤(i)中，将石墨粉与氯磺酸混合并放入反应器中在温度为110℃～130℃的条件下加热4～6小时。

在另一个优选实施方案中，在步骤(i)中，将石墨粉与氯磺酸混合并放入聚四氟乙烯反应釜中在温度为120℃的条件下加热5小时。

在本发明的方法的另一个优选实施方案中，步骤(i)中所述石墨粉的质量与氯磺酸的体积比为1kg：100l～1kg：300l，所述石墨粉的质量与步骤(ii)中所述浓硫酸的体积比为1kg：250l～1kg：750l，所述石墨粉的质量与步骤(ii)中所述过氧化氢的体积比为1kg：100l～1kg：500l。

在另一个优选实施方案中，步骤(i)中所述石墨粉的颗粒大小为200～800目。

在另一个优选实施方案中，在步骤(c)中，将得自步骤(b)的氧化的膨胀石墨在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中进行超声剥离，获得石墨烯悬浮液。

在另一个优选实施方案中，在步骤(c)中，所述将得自步骤(b)的氧化的膨胀石墨在NMP中在超声功率为50～300W的条件下超声0.5～2小时。

另一方面，本发明提供一种根据上述方法制备的石墨烯，所述石墨烯的碳氧比大于10，且所述石墨烯的电导率大于1000S/m。

在一个优选实施方案中，所述石墨烯的电导率大于2300S/m。

本发明实施方案的制备石墨烯的方法，通过氧化剂对膨胀石墨的表层部分进行氧化，得到氧化的膨胀石墨，再将氧化的膨胀石墨置于剥离溶剂中进行剥离，获得石墨烯悬浮液。该制备石墨烯的方法，用氧化剂对膨胀石墨的表层部分进行氧化，使得膨胀石墨的边缘开放，剥离试剂更容易进入膨胀石墨的内部，从而使剥离更加充分，能够提高单层石墨烯的产率。

附图说明

图1示出了根据本发明一个实施方案的制备石墨烯的方法的流程图。

图2示出了根据本发明另一实施方案的制备石墨烯的方法的流程图。

图3示出了根据本发明另一个实施方案的制备石墨烯的方法制备的石墨烯的原子力显微镜(AFM)图像；

图4示出了图3中石墨烯的透射电镜(TEM)图像；

图5示出了图3中石墨烯的X-射线衍射(XRD)图谱；

图6示出了图3中石墨烯的X-射线光电子能谱(XPS)的Cls图谱。

具体实施方式

下面将结合本发明的优选实施方案，更具体地说明本发明的制备石墨烯的方法，以及由该方法制备的石墨烯。

如图1所示，在一个实施方案中，本发明提供一种制备石墨烯的方法100，该方法100包括如下步骤：

(a)制备膨胀石墨；

(b)将得自步骤(a)的膨胀石墨与氧化剂混合并引发弱氧化反应，得到氧化的膨胀石墨；

(c)将得自步骤(b)的氧化的膨胀石墨在剥离试剂中进行剥离，获得石墨烯悬浮液。

因此，在本发明实施方案中，通过氧化剂对膨胀石墨的表层部分进行氧化，得到氧化的膨胀石墨，再将氧化的膨胀石墨置于剥离溶剂中进行剥离，获得石墨烯悬浮液。该制备石墨烯的方法，用氧化剂对膨胀石墨的表层部分进行氧化，使得膨胀石墨的边缘开放，剥离试剂更容易进入膨胀石墨的内部，从而使得剥离更加充分，能够提高单层石墨烯的产率。

应理解，在本发明实施方案中，“膨胀石墨”是指通过活性分子，例如：氯磺酸对天然石墨粉进行插层后再通过低浓度过氧化氢，例如：30％的过氧化氢水溶液的作用，使得石墨发生膨胀反应，形成“膨胀石墨”。

应理解，在本发明实施方案中，“弱氧化反应”是指通过氧化剂对膨胀石墨的表层部分进行氧化，使得氧化的膨胀石墨的碳氧比大于5。也就是说，“弱氧化反应”是指使得每个氧化的膨胀石墨颗粒中未氧化部分碳元素的含量与氧化部分氧元素的含量的比值大于5的氧化反应。

具体地，在本发明实施方案中，在将得自步骤(a)的膨胀石墨与氧化剂混合并引发弱氧化反应后，可以将反应得到的产物进行离心得到氧化的膨胀石墨，或者将反应得到的产物进行抽滤和干燥得到氧化的膨胀石墨。

在一具体实施方案中，所述氧化剂可以为浓硫酸与硝酸的混合液，以及氯酸钾。

应理解，在本发明实施方案中，“氧化剂”还可以包括其他能够使得膨胀石墨与氧化剂混合发生弱氧化反应的氧化剂，本发明并不仅限于此。

在一优选的实施方案中，所述膨胀石墨与所述氯酸钾混合的比例为1：1～1：3。

在本发明实施方案中，采用上述比例，可以避免以下问题：若膨胀石墨与氯酸钾混合的比例过高，则导致膨胀石墨的过度氧化，并且还需要增加还原步骤。而当膨胀石墨与氯酸钾混合的比例过低时，则会导致膨胀石墨的表层部分氧化的不够完全，不利于膨胀石墨的后续剥离。

具体地，在本发明实施方案中，“浓硫酸与硝酸的混合液”中的浓硫酸的浓度为98％，硝酸的浓度为65％，浓硫酸与硝酸的比例可以为3：1。应理解，浓硫酸与硝酸的比例还可以为其他比例，例如：该比例可以依据实际的生产情况而定，本发明并不仅限于此。

具体地，在本发明实施方案中，“膨胀石墨”与“浓硫酸与硝酸的混合液”的比值可以为1mg：0.24ml。应理解，“膨胀石墨”与“浓硫酸与硝酸的混合液”的比值还可以根据实际的生产情况而定，本发明并不仅限于此。

可选地，在另一具体实施方案中，其中步骤(a)中所述制备膨胀石墨，包括下列步骤：

(i)将石墨粉与氯磺酸混合并放入反应器中加热，得到预处理石墨；

(ii)将得自(i)的预处理石墨与浓硫酸混合，搅拌并滴加过氧化氢溶液引发膨胀反应，得到预处理膨胀石墨；

(iii)将得自(ii)的预处理膨胀石墨加水分离，再经过滤，水洗，干燥，得到膨胀石墨。

英国《材料化学杂志》(J.Mater.Chem.,2012,22,8775)报道，采用氯磺酸和过氧化氢的复合体系可以剥离制备石墨烯，通过过氧化氢与预先插入石墨烯片层中的氯磺酸发生爆炸式快速反应，产生大量气泡，使得石墨烯直接剥离形成石墨烯氯磺酸悬浮液。然而，爆炸式反应过于剧烈，比较危险，所以，这种方法难以实现石墨烯的规模化制备。

而在本发明的另一具体实施方案中，如图2所示，本发明提供一种制备石墨烯的方法200，该方法200包括如下步骤：

(i)将石墨粉与氯磺酸混合并放入反应器中加热，得到预处理石墨；

(ii)将得自(i)的预处理石墨与浓硫酸混合，搅拌并滴加过氧化氢溶液引发膨胀反应，得到预处理膨胀石墨；

(iii)将得自(ii)的预处理膨胀石墨加水分离，再经过滤，水洗，干燥，得到膨胀石墨。

(b)将得自步骤(iii)的膨胀石墨与氧化剂混合并引发弱氧化反应，得到氧化的膨胀石墨；

(c)将得自步骤(b)的氧化的膨胀石墨在剥离试剂中进行剥离，获得石墨烯悬浮液。

因此，在本发明实施方案中，通过氯磺酸和浓硫酸将石墨粉进行插层后，与过氧化氢作用使石墨膨胀，再利用氧化剂将膨胀的石墨进行部分氧化，能有利于剥离溶剂向石墨的内部扩散，从而使得剥离更加充分，能够提高单层石墨烯的产率。另外，该实施方案中，制备膨胀石墨的过程中无剧烈反应，从而使得制备石墨烯的整个工艺过程更安全，能够实现石墨烯的规模化制备。

具体地，在本发明实施方案中，步骤(ii)中“浓硫酸”的浓度为98％，用于对(i)中得到的预处理石墨样品进行插层和催化，从而使得预处理石墨更加容易膨胀。

具体地，在本发明实施方案中，步骤(ii)中的“过氧化氢溶液”逐滴加入可以更好地控制反应温度，从而能够避免由于升温过快而导致过氧化氢溶液失效。

应理解，在本发明实施方案中，步骤(iii)中的过滤、干燥等技术手段可以采用本发明所属技术领域的技术人员所熟知的常规技术手段。

还应理解，在本发明实施方案中，步骤(i)中采用的反应器可以采用本发明所属技术领域的技术人员所熟知的密闭反应器。

在一具体实施方案中，在步骤(i)中，将石墨粉与氯磺酸混合并放入反应器中在温度为110℃～130℃的条件下加热4～6小时。

在本发明实施方案中，采用上述加热温度和加热时长，可以避免以下问题：在将石墨粉与氯磺酸混合并放入聚四氟乙烯反应釜中加热的温度较低、加热时间较短反应不够完全，不能得到完全膨胀的石墨，而加热的温度过高，时间太长则容易导致制备的石墨烯中存在大量尺寸小于200纳米的石墨烯碎片，从而影响石墨烯的导电性能。

在一优选的实施方案中，在步骤(i)中，将石墨粉与氯磺酸混合并放入聚四氟乙烯反应釜中在温度为120℃的条件下加热5小时。

应理解，在本发明实施方案中，聚四氟乙烯反应釜是本领域公知的常用反应器，可以在市场上购得。

在一具体实施方案中，步骤(i)中所述石墨粉的质量与氯磺酸的体积比为1kg：100l～1kg：300l，所述石墨粉的质量与步骤(ii)中所述浓硫酸的体积比为1kg：250l～1kg：750l，所述石墨粉的质量与步骤(ii)中所述过氧化氢的体积比为1kg：100l～1kg：500l。

应理解，在本发明实施方案中，“石墨粉”可以采用本领域公知的常用天然石墨粉，“氯磺酸”、“浓硫酸”、“过氧化氢”可以采用本领域公知的常用的氯磺酸、98％的浓硫酸、30％的过氧化氢水溶液。

在一具体实施方案中，步骤(i)中所述石墨粉的颗粒大小为200～800目。

在本发明实施方案中，采用上述颗粒大小，可以避免以下问题：石墨粉的颗粒过小，则最后制备得到的石墨烯片的尺寸太小，不能满足工业应用的需求标准；石墨粉的颗粒过大，则不能获得导电性能良好的石墨烯。

在一具体实施方案中，在步骤(c)中，将得自步骤(b)的氧化的膨胀石墨在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中进行超声剥离，获得石墨烯悬浮液。在NMP中进行超声剥离，能够获得稳定性较好的石墨烯悬浮液。换句话说，在本发明实施方案中，将得自步骤(b)的氧化的膨胀石墨NMP中进行超声剥离得到的石墨烯悬浮液在较长的一段时间里，不会出现沉淀现象。

具体地，在本发明实施方案中，“N-甲基吡咯烷酮(NMP)”可以采用本发明所属技术领域的技术人员所熟知的常用溶剂，可以在市场上购得。“超声剥离”是本发明所属技术领域的技术人员所熟知的常规技术手段。

在一具体实施方案中，在步骤(c)中，所述将得自步骤(b)的氧化的膨胀石墨在NMP中在超声功率为50～300W的条件下超声0.5～2小时。

在本发明实施方案中，采用上述超声功率和时长，可以避免以下问题：若超声功率低，则需要很长的时间进行超声，使得整个制备过程的用时增加。而超声功率太高，需要的超声时间相对较短，从而容易导致产生大量的尺寸小于200纳米的石墨烯碎片，影响石墨烯的导电性能。

在另一个实施方案中，本发明提供了一种根据上述各个实施方案制备的石墨烯，所述石墨烯的碳氧比大于10，且所述石墨烯的电导率大于1000S/m。

在一个优选实施方案中，所述石墨烯的电导率大于2300S/m。

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但是本发明并不限于下面的具体实施例。

需要指出的是，除非本文另外说明，下面实施例中使用的试剂和反应器均为本发明所述技术领域普通的化学试剂和常用的反应器，均可由市场上购得。其中，符号“h”代表小时，“min”代表分钟，其它符号具有本发明所述技术领域普通技术人员所通常理解的含义。

实施例1

称取200目的石墨粉0.2g置于50ml反应器中，加入氯磺酸3ml混合，将混合物在120℃下放入聚四氟乙烯反应釜里加热5小时，得到预处理石墨。随后，将该预处理石墨取出并加入15ml的浓硫酸，在搅拌条件下逐滴加入6ml的过氧化氢溶液使得预处理石墨逐渐膨胀，反应1h后得到预处理膨胀石墨，往预处理膨胀石墨中加水使得预处理膨胀石墨与溶液分离，将获得的膨胀石墨产品进行过滤、水洗，干燥后获得膨胀石墨。取该膨胀石墨50mg，按1:3的比例与氯酸钾混合，并加入浓硫酸与硝酸的混合液12ml(该混合液中浓硫酸与硝酸的比例为3:1)，混合后放置反应。反应2天后，将所得产物进行离心得到表层部分氧化的膨胀石墨，或者将所得产物进行抽滤、干燥得到表层部分氧化的膨胀石墨。将该表层部分氧化的膨胀石墨在N-甲基吡咯烷酮中进行超声(50W，时长2h)分散获得石墨烯悬浮液。

实施例2

称取325目的石墨粉0.2g置于50ml反应器中，加入氯磺酸3ml混合，将混合物在120℃下放入聚四氟乙烯反应釜里加热5小时，得到预处理石墨。随后，将该预处理石墨取出并加入15ml的浓硫酸，在搅拌条件下逐滴加入6ml的过氧化氢溶液使得预处理石墨逐渐膨胀，反应10min后得到预处理膨胀石墨，往预处理膨胀石墨中加水使得预处理膨胀石墨与溶液分离，将获得的膨胀石墨产品进行过滤、水洗，干燥后获得膨胀石墨。取该膨胀石墨50mg，按1:3的比例与氯酸钾混合，并加入浓硫酸与硝酸混合液12ml(该混合液中浓硫酸与硝酸的比例为3:1)，混合后放置反应。反应2天后，将所得产物进行离心得到表层部分氧化的膨胀石墨，或者将所得产物进行抽滤、干燥得到表层部分氧化的膨胀石墨。将该表层部分氧化的膨胀石墨在N-甲基吡咯烷酮中进行超声(功率100W，时长1h)分散获得石墨烯悬浮液。

实施例3

称取325目的石墨粉0.2g置于50ml反应器中，加入氯磺酸6ml混合，将混合物在120℃下放入聚四氟乙烯反应釜里加热5小时，得到预处理石墨。随后，将该预处理石墨取出并加入15ml的浓硫酸，在搅拌条件下逐滴加入10ml的过氧化氢溶液使得预处理石墨逐渐膨胀，反应5h后得到预处理膨胀石墨，往预处理膨胀石墨中加水使得预处理膨胀石墨与溶液分离，将获得的膨胀石墨产品进行过滤、水洗，干燥后获得膨胀石墨。取该膨胀石墨50mg，按1:2的比例与氯酸钾混合，并加入浓硫酸与硝酸混合液12ml(该混合液中浓硫酸与硝酸的比例为3:1)，混合后放置反应。反应2天后，将所得产物进行离心得到表层部分氧化的膨胀石墨，或者将所得产物进行抽滤、干燥得到表层部分氧化的膨胀石墨。将该表层部分氧化的膨胀石墨在N-甲基吡咯烷酮中进行超声(功率200W，时长1h)分散获得石墨烯悬浮液。

实施例4

称取800目的石墨粉0.6g置于50ml反应器中，加入氯磺酸6ml混合，将混合物在120℃下放入聚四氟乙烯反应釜里加热5小时，得到预处理石墨。随后，将该预处理石墨取出并加入15ml的浓硫酸，在搅拌条件下逐滴加入6ml的过氧化氢溶液使得预处理石墨膨胀，反应10min后得到预处理膨胀石墨，往预处理膨胀石墨中加水使得预处理膨胀石墨与溶液分离，将获得的膨胀石墨产品进行过滤、水洗，干燥后获得膨胀石墨。取该膨胀石墨50mg，按1:3的比例与氯酸钾混合，并加入浓硫酸与硝酸混合液12ml(该混合液中浓硫酸与硝酸的比例为3:1)，混合后放置反应。反应2天后，将所得产物进行离心得到表层部分氧化的膨胀石墨，或者将所得产物进行抽滤、干燥得到表层部分氧化的膨胀石墨。将该表层部分氧化的膨胀石墨在N-甲基吡咯烷酮中进行超声(功率100W，时长0.5h)分散获得石墨烯悬浮液。

实施例5

称取800目的石墨粉0.6g置于50ml反应器中，加入氯磺酸6ml混合，将混合物在130℃下放入聚四氟乙烯反应釜里加热5小时，得到预处理石墨。随后，将该预处理石墨取出并加入15ml的浓硫酸，在搅拌条件下逐滴加入6ml的过氧化氢溶液使得预处理石墨膨胀，反应10min后得到预处理膨胀石墨，往预处理膨胀石墨中加水使得预处理膨胀石墨与溶液分离，将获得的膨胀石墨产品进行过滤、水洗，干燥后获得膨胀石墨。取该膨胀石墨50mg，按1:1的比例与氯酸钾混合，并加入浓硫酸与硝酸混合液12ml(该混合液中浓硫酸与硝酸的比例为3:1)，混合后放置反应。反应2天后，将所得产物进行离心得到表层部分氧化的膨胀石墨，或者将所得产物进行抽滤、干燥得到表层部分氧化的膨胀石墨。将该表层部分氧化的膨胀石墨在N-甲基吡咯烷酮中进行超声(功率300W，时长1.5h)分散获得石墨烯悬浮液。

将实施例1～5中所得的石墨烯悬浮液经抽滤得到石墨烯纸，并将采用四电极法测得该石墨烯的电导率总结于下表1中。

表1

	电导率(S/m)
		实施例1	3100
实施例2	2650
		实施例3	2810

实施例4	2320
		实施例5	1040

从上述实施例中可以看出，在本发明实施方案中，通过氧化剂对膨胀石墨的表层部分进行氧化，使得膨胀石墨的边缘开放，剥离试剂更容易进入膨胀石墨的内部，从而使得剥离更加充分，能够提高单层石墨烯的产率。另外，这种制备石墨烯的方法具有快速，且无剧烈反应的特点，所以使得石墨烯的制备更安全，从而能够实现石墨烯的大规模化制备，并且从表1可以看出，根据本发明的方法制备的石墨烯具有较高的电导率。

此外，根据本发明实施例1的方法制备的石墨烯，通过采用原子力显微镜、透射电镜、X-射线衍射和X-射线光电子能谱等成像技术，可以获得该石墨烯的相关参数和具体性质。

根据本发明实施例1的方法获得的石墨烯的原子力显微镜(AFM)图像如图3所示，可以得到石墨烯的尺寸在微米尺度，高度为0.87nm，因此，根据本发明实施例1的方法制备的石墨烯是单层结构。

根据本发明实施例1的方法获得的石墨烯的透射电镜(TEM)图像如图4所示，可以看到石墨烯典型的褶皱结构，因此，根据本发明实施例1的方法制备的石墨烯是单层石墨烯。

根据本发明实施例1的方法获得的石墨烯的X-射线衍射(XRD)图谱如图5所示，可以看到石墨烯的衍射峰相对于石墨的衍射峰而言变宽了，并且在衍射角为21°时出现了新的衍射宽峰，因此，根据本发明实施例1的制备石墨烯方法能够有效剥离获得石墨烯。

根据本发明实施例1的方法获得的石墨烯的X-射线光电子能谱(XPS)的Cls图谱如图6所示，可以看到在284.7ev处峰对应C＝C键、285.6ev处峰对应C-C键、286.7ev处峰对应C-O键、287.9ev处峰对应C＝O键、289ev处峰对应O＝C-O键，并且主要的峰对应C＝C键，因此，根据本发明实施例1的方法制备的石墨烯保留了较高的还原程度。

因此，根据本发明实施例1的方法制备的石墨烯是单层石墨烯，其尺寸可以满足工业应用的需求，并且具有较高的导电率，同时还保留了较高的还原程度，有利于石墨烯在工业领域的广泛应用。

尽管已经参考其示例性的实施方案具体地说明和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式和内容上对本发明作出各种改变和替换，而不脱离如权利要求书中所限定的本发明的构思和范围。

Claims (12)

1.一种制备石墨烯的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

(a)制备膨胀石墨；

(b)将得自步骤(a)的膨胀石墨与氧化剂混合并引发弱氧化反应，得到氧化的膨胀石墨；

(c)将得自步骤(b)的氧化的膨胀石墨在剥离溶剂中进行剥离，获得石墨烯悬浮液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)中所述的氧化剂包括浓硫酸与硝酸的混合液，以及氯酸钾。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述膨胀石墨与所述氯酸钾混合的比例为1：1～1：3。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(a)中所述制备膨胀石墨，包括下列步骤：

(i)将石墨粉与氯磺酸混合并放入反应器中加热，得到预处理石墨；

(ii)将得自步骤(i)的预处理石墨与浓硫酸混合，搅拌并滴加过氧化氢溶液引发膨胀反应，得到预处理膨胀石墨；

(iii)将得自步骤(ii)的预处理膨胀石墨加水分离，再经过滤、水洗和干燥，得到膨胀石墨。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(i)中，将石墨粉与氯磺酸混合并放入反应器中在温度为110℃～130℃的条件下加热4～6小时。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(i)中，将石墨粉与氯磺酸混合并放入聚四氟乙烯反应釜中在温度为120℃的条件下加热5小时。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(i)中所述石墨粉的质量与氯磺酸的体积比为1kg：100l～1kg：300l，所述石墨粉的质量与步骤(ii)中所述浓硫酸的体积比为1kg：250l～1kg：750l，所述石墨粉的质量与步骤(ii)中所述过氧化氢的体积比为1kg：100l～1kg：500l。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(i)中所述石墨粉的颗粒大小为200～800目。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，将得自步骤(b)的氧化的膨胀石墨在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中进行超声剥离，获得石墨烯悬浮液。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述将得自步骤(b)的氧化的膨胀石墨在NMP中在超声功率为50～300W的条件下超声0.5～2小时。

11.一种根据权利要求1-10中任一项所述的方法制备的石墨烯，所述石墨烯的碳氧比大于10，且所述石墨烯的电导率大于1000S/m。

12.根据权利要求11所述的石墨烯，所述石墨烯的电导率大于2300S/m。