CN105800592A - 片状石墨烯的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种片状石墨烯的制造方法，先提供多个各包含多个层叠的石墨烯层的石墨块材，所述石墨烯层之间是以一凡得瓦力形成键结；再利用一正向气流与一反向气流于一第一流路与一第二流路之间的一气流交界面所产生的一剪切气流施予所述石墨块材，所述剪切气流具有一足以破坏所述凡得瓦力的动能，令部分的所述石墨烯层得以脱离；最后，收集多个自所述石墨块材脱离并包含一或多个所述石墨烯层的片状石墨烯。据此，本发明利用所述剪切气流，使所述石墨烯层得以从所述石墨块材脱离，而形成所述片状石墨烯，如此不仅制造过程简单，还有利于快速的大量生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨烯的制造方法，尤其涉及一种片状石墨烯的制造方法。
背景技术
石墨烯是碳的一种同素异形体(Allotrope)，为碳原子以六方蜂巢晶格排列形成的二维材料，就性质而言，石墨烯具备透明、高导电、高热传导、高强度-重量比(Strength-to-weightratio)与良好的延展性等特点，而具备良好的发展潜力。
现有石墨烯制备方法如美国专利公开第US2010/0237296号，揭示一种于高沸点溶剂中单层石墨氧化物的还原成石墨，先将单层石墨氧化物分散于水中而形成一分散液，接着，将一溶剂添加至所述分散液中形成一溶液，所述溶剂可为N-甲基吡咯啶酮(N-methlypyrrolidone)、乙二醇(Ethyleneglycol)、甘油(Glycerin)、二甲基吡咯啶酮(Dimethlypyrrolidone)、丙酮(Acetone)、四氢呋喃(Tetrahydrofuran)、乙腈(Acetonitrile)、二甲基甲酰胺(Dimethylformamide)或胺(Amine)或醇(Alcohol)，最后，将所述溶液加热至约200℃，再经纯化后，即得到单层石墨。另外，如美国专利公开第US2010/0323113号，揭示一种石墨烯的合成方法，将一碳氢化合物保持于40℃至1000℃的高温，以植入碳原子至一基板之中，所述基板可为金属或合金。然后，随温度的降低，碳将发生沉淀而扩散出基板外，进而形成石墨烯层。
然而，上述的石墨烯制备方式，不仅过程繁复，生产速度慢，使得生产量不容易增加，而仍有改善的空间。
发明内容
本发明的主要目的，在于解决现有石墨烯的制备方式，具有过程繁复，生产速度慢，使得生产量不容易增加的问题。
为达上述目的，本发明提供一种片状石墨烯的制造方法，包含以下步骤：
步骤1：提供多个石墨块材，所述石墨块材各包含多个层叠的石墨烯层，所述石墨烯层之间是以一凡得瓦力形成键结；
步骤2：将所述石墨块材放置于一腔室内，并于所述腔室通入一正向气流以及一反向气流，所述正向气流于所述腔室内形成一第一流路，所述反向气流于所述腔室内形成一第二流路，所述第一流路与所述第二流路之间形成一气流交界面
步骤3：利用所述气流交界面所产生的一剪切气流施予所述石墨块材，所述剪切气流具有一足以破坏所述凡得瓦力的动能，令部分的所述石墨烯层得以脱离；以及
步骤4：收集多个自所述石墨块材脱离的片状石墨烯，所述片状石墨烯包含一或多个所述石墨烯层。
如此一来，本发明利用所述气流交界面所产生的所述剪切气流，将所述剪切气流作用于所述石墨块材上，使所述石墨烯层得以从所述石墨块材脱离，而形成所述片状石墨烯，如此不仅制造过程简单，还有利于快速的大量生产。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1，为本发明一实施例的步骤流程示意图；
图2，为本发明一实施例使用气流产生装置的示意图；
图3A，为本发明一实施例的剪切气流示意图一；
图3B，为本发明一实施例的剪切气流示意图二。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合附图说明如下：
请搭配参阅图1及图2所示，图1为本发明一实施例的步骤流程示意图，图2为本发明一实施例的示意图，如图所示，本发明为一种片状石墨烯的制造方法，包含以下步骤：
步骤1：提供多个石墨块材10，所述石墨块材10为由石墨所构成，石墨是碳的一种同素异形体，结构上为每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子，呈蜂巢式的多个六边形排列，在本实施例中，所述石墨块材10的尺寸可为长度、宽度、高度分别介于10nm至1000μm之间的颗粒或块材，所述石墨块材10包含多个层叠的石墨烯层11，所述石墨烯层11之间是以一凡得瓦力形成键结。
步骤2：将所述石墨块材10放置于一腔室43内，并于所述腔室43通入一正向气流20a以及一反向气流20b，所述正向气流20a于所述腔室43内形成一第一流路21，所述反向气流20b于所述腔室43内形成一第二流路22，所述第一流路21与所述第二流路22之间形成一气流交界面23。在本实施例中，是以一气流产生装置40举例说明所述腔室43的设置，所述气流产生装置40包含一第一入口41a、一第二入口41b、一气流出口42以及所述腔室43，所述第一入口41a供所述正向气流20a流入而与所述腔室43连通，所述第二入口41b供所述反向气流20b流入而与所述腔室43连通，所述气流出口42与所述腔室43连通。所述正向气流20a与所述反向气流20b分别从所述第一入口41a及所述第二入口41b通入所述腔室43后，于所述腔室43内各形成所述第一流路21与所述第二流路22，并于所述第一流路21与所述第二流路22之间产生所述气流交界面23，所述正向气流20a与所述反向气流20b可使用空气、无水空气、氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)、氢气(H2)、氧气(O2)、氨气(NH3)等气体，所述正向气流20a与所述反向气流20b所使用的气体可为相同或相异。
步骤3：利用所述气流交界面23所产生的一剪切气流24施予所述石墨块材10，所述剪切气流24具有一足以破坏所述凡得瓦力的动能，令部分的所述石墨烯层11得以脱离。请搭配参阅图3A及图3B所示，图3A为本发明一实施例的剪切气流示意图一，图3B为本发明一实施例的剪切气流示意图二。进一步说明如下，如图3A所示，当所述第一流路21与所述第二流路22的流动方向错开时，于所述气流交界面23所产生的所述剪切气流24，分布于所述气流交界面23相对的两侧，而可拉扯所述石墨块材10；又如图3B所示，当所述第一流路21与所述第二流路22的流动方向相面对时，于所述气流交界面23所产生的所述剪切气流24，正对于所述气流交界面23的一中央部分，而可撞击所述石墨块材10。于本发明中，所述剪切气流24具有一介于1m/s至200m/s的风速，且所述剪切气流24所产生的所述动能是大于0.1KJ/mole，于本发明的一实施例中，所述动能较佳地介于0.1KJ/mole至5KJ/mole之间。如此一来，使得所述剪切气流24作用在位于所述腔室43的所述石墨块材10上时，足以破坏所述凡得瓦力，令彼此依靠所述凡得瓦力键结的部份所述石墨烯层11，得以从所述石墨块材10上脱落，而部份的所述正向气流20a与所述反向气流20b，则从所述气流出口42流出。
步骤4：收集多个自所述石墨块材10脱离的片状石墨烯30，所述片状石墨烯30包含一或多个所述石墨烯层11。承步骤3所述，在本实施例中，所述气流产生装置40还可包含有一收集部44，所述收集部44与所述腔室43连通，而使得从所述石墨块材10脱落的所述石墨烯层11，得以从所述腔室43落入所述收集部44，以进行收集，据此得到包含一或多个所述石墨烯层11的所述片状石墨烯30，所述片状石墨烯30可包含1至3000000层的所述石墨烯层11，且具有一介于5nm至1000μm之间的直径，此仅为举例说明，本发明并不以此为限制。
综上所述，由于本发明利用所述正向气流与所述反向气流于所述气流交界面所产生的所述剪切气流，将所述剪切气流作用于所述石墨块材上，以具有的所述动能破坏所述石墨烯层之间形成键结的所述凡得瓦力，使所述石墨烯层得以从所述石墨块材脱离，而可大量的形成所述片状石墨烯，如此不仅制造过程简单，还有利于快速的大量生产。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种片状石墨烯的制造方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤1：提供多个石墨块材，所述石墨块材各包含多个层叠的石墨烯层，所述石墨烯层之间是以一凡得瓦力形成键结；
步骤2：将所述石墨块材放置于一腔室内，并于所述腔室通入一正向气流以及一反向气流，所述正向气流于所述腔室内形成一第一流路，所述反向气流于所述腔室内形成一第二流路，所述第一流路与所述第二流路之间形成一气流交界面；
步骤3：利用所述气流交界面所产生的一剪切气流施予所述石墨块材，所述剪切气流具有一足以破坏所述凡得瓦力的动能，令部分的所述石墨烯层得以脱离；以及
步骤4：收集多个自所述石墨块材脱离的片状石墨烯，所述片状石墨烯包含一或多个所述石墨烯层。
2.如权利要求1所述的片状石墨烯的制造方法，其特征在于，于步骤2中，所述石墨块材为放置于一气流产生装置的所述腔室内，所述气流产生装置包含一供所述正向气流流入而与所述腔室连通的第一入口、一供所述反向气流流入而与所述腔室连通的第二入口以及一与所述腔室连通的气流出口，所述气流交界面于所述腔室将所述剪切气流施予所述石墨块材。
3.如权利要求2所述的片状石墨烯的制造方法，其特征在于，于步骤3中，所述气流产生装置还包含一与所述腔室连通的收集部，脱离的所述石墨烯层落入所述收集部。
4.如权利要求3所述的片状石墨烯的制造方法，其特征在于，于步骤4中，于所述收集部收集所述片状石墨烯。
5.如权利要求1所述的片状石墨烯的制造方法，其特征在于，于步骤2中，所述正向气流为选自空气、无水空气、氮气、氩气、氦气、氢气、氧气及氨气所组成的群组。
6.如权利要求1所述的片状石墨烯的制造方法，其特征在于，于步骤2中，所述反向气流为选自空气、无水空气、氮气、氩气、氦气、氢气、氧气及氨气所组成的群组。
7.如权利要求1所述的片状石墨烯的制造方法，其特征在于，于步骤3中，所述剪切气流的一风速为介于1m/s至200m/s之间。
8.如权利要求1所述的片状石墨烯的制造方法，其特征在于，于步骤3中，所述动能至少高于0.1KJ/mole。
9.如权利要求8所述的片状石墨烯的制造方法，其特征在于，所述动能介于0.1KJ/mole至5KJ/mole之间。
10.如权利要求1所述的片状石墨烯的制造方法，其特征在于所述片状石墨烯具有一介于5nm至1000μm之间的直径。
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