CN106587027A - 一种快速制备小尺寸石墨烯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于纳米材料制备领域，具体涉及一种快速制备小尺寸石墨烯的方法，石墨烯原料在一压力条件下，通过作用力使石墨烯原料横向撕裂，形成小尺寸石墨烯。本发明的快速制备小尺寸石墨烯的方法，是基于已有的片径较大或片径分布较广石墨烯原料，在一压力条件下，通过作用力，相对简单的方式快速、高效制备更小尺寸石墨烯或功能化石墨烯，从而实现高品质、片径均一的石墨烯批量处理。可以有效、大批量解决大多存在状态下的石墨烯或功能化石墨烯小片径的问题。且过程中均不会引入其它介质，因而不会对产品产生污染，该发明可适用于连续化工业化生产。

Description

一种快速制备小尺寸石墨烯的方法

技术领域

本发明属于纳米材料制备领域，具体涉及一种快速制备小尺寸石墨烯的方法。

背景技术

石墨烯是一种由单层碳原子在二维空间定向排布的二维纳米碳材料，其厚度仅有0.34nm，理论强度是钢的100倍，电导率高于铜，可达10⁶S·cm^-1，同时石墨烯也具有好的化学稳定性、良好的阻隔、润滑等特性，因而得到了广泛关注。在石墨烯的使用中，片径均一且较小的石墨烯在光电领域、催化、生物传感、电池添加剂等领域展现出较好的性能优势和应用前景。

目前“自上而下”的石墨剥离方法或“自下而上”的气相生长方法制备的的石墨烯或功能化石墨烯片径尺寸分布比较宽，需要通过分离才能得到其中的小片径石墨烯，其过程相对复杂，且难于连续、大规模制备。

中国发明专利CN105523550A(申请号201610057733.8)公开了一种利用圆盘式气流粉碎机制备石墨烯微片的方法，先将石墨粉进行低压插层脆化，再通过圆盘式气流粉碎机八个工作喷嘴喷射的气流产生的以剪切力为主的剪切力、摩擦力和撞击力剥离石墨，获得层数在100-300层的分散均匀的石墨烯微片。该方法生产成本想比于现有的石墨烯制备方法，只有百分之一，成本低；无污染、产量高、成本低，满足在橡胶增强、塑料增强、涂料防腐、润滑、污水处理等领域的要求；但是该方法剥离制备的石墨烯层数在100-300层，片径宽度在5μm-30μm之间，石墨烯层数相对较厚，层数分布范围广，片径宽度大，不均匀。

中国发明专利CN106006624A(申请号201610510419.0)公开了一种干态气流剥离制备石墨烯材料的方法，其特征在于：将不同形貌、不同硬度或/和不同粒径的复合无机粉体与石墨粉通过高速气流剪切获得石墨烯材料，具体方法如下：(1)将石墨粉与复合无机粉体、表面活性剂质量比100:20-200:1-3混合均匀；其中，所述的复合无机粉体由不同形貌、不同硬度或/和不同粒径的矿物粉体组成；(2)将步骤(1)得到的混合物通过输送装置连续加入气流粉碎机，气流粉碎机利用高速气流将剪切力施加到混合物；(3)在气流粉碎机内受高速转子的旋转离心力的作用和/或高速气流旋转，达到要求的粉体在粉碎室上方随气流被引至收集袋，得到石墨烯材料，大颗粒粉体因重力在粉碎室继续粉碎。该方法在完全气流作用下，通过不同形貌、不同硬度或/和不同粒径的复合无机粉体，在高速气流中存在剪切力差异，与石墨粉作用时对石墨进行微观的切割、研磨、摩擦剥离，得到石墨烯材料。在高速气流中通过借助复合无机粉体传递能量，克服了球磨难以研磨减薄的缺陷。但该方法主要是对石墨进行剥离，获得石墨烯，石墨烯的质量不可控。

中国发明专利CN104030281A(申请号201410286173.4)公开了一种石墨烯的制备方法，其特征是包括以下步骤：(1)将氧化石墨用机械剪切或球磨的方式破碎成小碎片；(2)在氢氮或氢氩混合气氛下，气体流速为10～100mL/min，以5～35℃/min升温速率将上述氧化石墨小碎片升温至250～500℃，保温时间为5～120min，氢氮或氢氩气流下降至室温或自然冷却至室温，得到石墨烯。该方法基于小碎片氧化石墨在低氢浓度下和低温的还原和剥离，提供了一种安全、低成本氢还原制备石墨烯的方法。

以上方案中依然是以“自上而下”的石墨剥离、或氧化石墨还原剥离获得石墨烯，或者通过对氧化石墨进行机械剪切或球磨的方式破碎成小片，然后对还原剥离。因此，发明一种制备工艺简单，并能够快速、大量制备片径均一的小尺寸(10μm)石墨烯的方法，对于推进石墨烯的商业应用具有重要现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术的主要针对“自上而下”的石墨剥离方法或“自下而上”的气相生长方法制备的的石墨烯片径尺寸分布比较宽的问题，进而提出一种速制备小尺寸石墨烯的方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，石墨烯原料在一压力条件下，通过作用力使石墨烯原料横向撕裂，形成小尺寸石墨烯。

本发明中的“横向”指沿石墨烯片层方面，与传统的石墨剥离的“自上而下”方向垂直。本发明中的石墨烯原料可以为石墨烯原料本身，也可以为功能化石墨烯原料。

进一步地，所述作用力为所述压力在施压过程中产生的作用力。更优选地，所述压力在施压过程中，产生的作用力使石墨烯片层之间碰撞、摩擦，导致石墨烯原料片层被撕裂，形成小尺寸石墨烯。

作为优选，所述作用力为所述压力在泄压过程中产生的作用力。更优选地，所述压力在泄压过程中产生的作用力，使得石墨烯从内部高压爆破，大片径石墨烯原料片层被撕裂，得到小尺寸石墨烯。

具体地，所述石墨烯原料为石墨烯粉体原料或石墨烯分散液原料。

在本发明第一种优选实施例中，快速制备小尺寸石墨烯的方法具体为干法制备方法，具体步骤包括：将石墨烯粉体原料按照一速率送入气流粉碎机，形成高压气流，在高压气流的带动下，使得石墨烯原料片层之间发生高速碰撞、摩擦，石墨烯原料片层被撕裂，粉碎的粉尘即为小尺寸石墨烯。

进一步地，所述高压气流的压力优选为至少0.5MPa，优选为所述高压气流的压力为0.5-10MPa。

进一步地，所述粉碎的粉尘还通过微尘收集装置收集。

作为优选，所述微尘收集装置为集尘袋或静电集尘装置。

具体地，所述石墨烯原料为基于石墨机械剥离、氧化插层剥离、微波剥离直接得到的粉体，或由含碳有机物合成、生长、石墨化方式得到的粉体；或由石墨烯分散液通过冷冻干燥、超临界干燥、鼓风干燥方式得到的粉体。

在本发明所述的第一种优选实施例中，进一步地，所述石墨烯原料平均片径尺寸大于等于10μm。

进一步地，所述小尺寸石墨烯的平均片径尺寸小于等于石墨烯原料平均片径的50％。

在本发明另一种优选实施例中，快速制备小尺寸石墨烯的方法具体为湿法制备方法，具体步骤包括：将石墨烯分散液原料进行加压，使石墨烯分散液原料达到一压力后，通过狭缝或小孔，所述狭缝或小孔与大气连通，使得液体压力瞬间减小为零，产生的高压爆破，使得大片径石墨烯原料片层被撕裂，得到小尺寸石墨烯分散液。

作为优选，所述石墨烯分散液原料达到的压力优选为至少100MPa，更优选为100MPa-450MPa。

进一步地，所述狭缝的间距或小孔的直径在10μm-1cm之间。

具体地，所述石墨烯分散液原料的分散溶剂为水、醇类、酮类、芳香类化合物、有机胺类、烷烃类或离子液体中的任意一种或互溶的几种。

作为优选，所述的醇类为乙醇、丙醇、丙二醇、丁醇、乙二醇、正辛醇或异辛醇中的任意一种或几种。

作为优选，所述的酮类为丙酮、丁酮、环己酮或N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种。

作为优选，所述的芳香类化合物为苯、甲苯或二甲苯中的任意一种或几种。

作为优选，所述的有机胺类为甲酰胺、乙酰胺、对甲苯胺、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的任意一种或几种。

作为优选，所述的烷烃类为环己烷或辛烷中的任意一种或几种。

作为优选，所述的离子液体由阳离子和阴离子组成，其中，所述阳离子优选为季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子或吡咯盐离子中的任意一种或几种，所述阴离子优选为卤素离子、四氟硼酸根离子或六氟磷酸根离子中的任意一种或几种。

在本发明所述的另一种优选实施例中，具体地，所述石墨烯分散液原料的石墨烯平均片径大于等于5μm。

进一步地，所述小尺寸石墨烯分散液的石墨烯平均片径小于等于石墨烯分散液原料的石墨烯平均片径的50％。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明的快速制备小尺寸石墨烯的方法，是基于已有的片径较大或片径分布较广石墨烯原料，在一定压力条件下，通过作用力，相对简单的方式快速、高效制备更小尺寸石墨烯或功能化石墨烯，从而实现高品质、片径均一的石墨烯批量处理。

(2)本发明的快速制备小尺寸石墨烯的方法，可以有效、大批量解决大多存在状态下的石墨烯或功能化石墨烯小片径的问题。且过程中均不会引入其它介质，因而不会对产品产生污染；该发明可适用于连续化工业化生产。

(3)本发明的快速制备小尺寸石墨烯的方法，优选地，不需要对石墨粉进行低压插层脆化或表面活性剂处理等前处理步骤，可直接将大尺寸石墨烯粉碎获得小尺寸石墨烯。

(4)本发明的快速制备小尺寸石墨烯的方法，在压力的作用下，使得石墨烯原料横向撕裂。所述作用力为所述压力在施压过程中产生的作用力。更优选地，所述压力在施压过程中，产生的作用力使石墨烯片层之间碰撞、摩擦，导致石墨烯原料片层被撕裂，形成小尺寸石墨烯。在本发明第一种优选实施例中，具体为干法制备方法，具体步骤包括：将石墨烯粉体原料按照一速率送入气流粉碎机，形成高压气流，在高压气流的带动下，使得石墨烯原料片层之间发生高速碰撞、摩擦，石墨烯原料片层被撕裂，粉碎的粉尘即为小尺寸石墨烯。干法制备方法，在破碎过程中是石墨烯之间相互碰撞、剪切，并不会引入杂质，同时此方法在制备过程中没有溶剂参与，最终得到的依然为粉体。

(5)本发明的快速制备小尺寸石墨烯的方法，所述作用力为所述压力在泄压过程中产生的作用力。更优选地，所述压力在泄压过程中产生的作用力，使得石墨烯从内部高压爆破，大片径石墨烯原料片层被撕裂，得到小尺寸石墨烯。如湿法制备方法，该方法适用于石墨烯分散于特定溶剂后的片径处理，通过液体高压-释放-撕裂的方式来实现石墨烯片径的减小，过程相对简单、快捷，最终的产品依然为其分散液。

(6)本发明的快速制备小尺寸石墨烯的方法，干法制备方法的石墨烯原料平均片径尺寸大于等于10μm；通过干法制备方法制备获得平均片径尺寸小于等于石墨烯原料平均片径的50％。

(7)本发明的快速制备小尺寸石墨烯的方法，通过控制石墨烯分散液原料压力为100MPa-450MPa之间，所述狭缝的间距或小孔的直径在10μm-1cm之间，使得平均片径大于等于5μm的石墨烯分散液原料通过湿法制备出平均片径尺寸小于等于石墨烯分散液原料的石墨烯平均片径的50％的小尺寸石墨烯分散液，本发明制备的石墨烯片径小，分布均匀。

附图说明

图1为本发明干法制备方法的过程示意图；

图2为本发明湿法制备方法的过程示意图；

图3为实施例1的石墨烯原料的扫描电镜表征图；

图4为实施例1的小尺寸石墨烯的扫描电镜表征图；

图5为实施例2的石墨烯原料的扫描电镜表征图；

图6为实施例2的小尺寸石墨烯的扫描电镜表征图；

图7为实施例4的石墨烯原料的扫描电镜表征图；

图8为实施例4的小尺寸石墨烯的扫描电镜表征图；

图9为实施例5的石墨烯原料的扫描电镜表征图；

图10为实施例5的小尺寸石墨烯的扫描电镜表征图；

图11为实施例6的石墨烯原料的扫描电镜表征图；

图12为实施例6的小尺寸石墨烯的扫描电镜表征图；

图13为实施例7的石墨烯原料的原子力显微镜表征图；

图14为实施例7的小尺寸石墨烯的原子力显微镜表征图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚明了，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。

实施例1：

种快速制备小尺寸石墨烯的方法，石墨烯原料在一定压力条件下，通过作用力使得石墨烯原料横向撕裂，形成小尺寸石墨烯产品。

以上为本发明的核心点，基于已有的片径较大或片径分布较广石墨烯原料，在一定压力条件下，通过作用力，相对简单的方式快速、高效制备更小尺寸石墨烯或功能化石墨烯，从而实现高品质、片径均一的石墨烯批量处理。可以有效、大批量解决大多存在状态下的石墨烯或功能化石墨烯小片径的问题。本发明不需要对石墨粉进行低压插层脆化或表面活性剂处理等前处理步骤，可直接将大尺寸石墨烯粉碎获得小尺寸石墨烯。

作为优选，所述作用力为所述压力在施压过程中产生的作用力。更优选地，所述压力在施压过程中，产生的作用力使石墨烯片层之间碰撞、摩擦，导致石墨烯原料片层被撕裂，形成小尺寸石墨烯。

具体地，所述石墨烯原料为石墨烯粉体原料。

进一步地，快速制备小尺寸石墨烯的方法具体为干法制备方法，具体步骤包括：将石墨烯粉体原料按照一速率送入气流粉碎机，形成高压气流，在高压气流的带动下，使得石墨烯原料片层之间发生高速碰撞、摩擦，石墨烯原料片层被撕裂，粉碎的粉尘即为小尺寸石墨烯。

具体地，如图1、图3所示，在室温下，将100g平均片径为10μm的石墨烯粉体原料，以每分钟5克的速率加入气流粉碎机中；气流粉碎机中的压缩气体为空气，压力为0.5MPa，石墨烯在气流粉碎机内部通过高压气体带动，互相撞击、撕裂后进入粉体收集装置，收集方式为集尘袋，集尘袋的平均孔径在0.1～1.5μm；粉碎完成后，集尘袋中的粉体即为所需的小尺寸石墨烯粉体，经测试，如图4所示，小尺寸石墨烯的平均片径尺寸为5μm。

本实施例中石墨烯原料为石墨机械剥离，作为变形本实施例中的石墨烯原料还可以为基于氧化插层剥离、微波剥离直接得到的粉体，或由含碳有机物合成、生长、石墨化方式得到的粉体；或由石墨烯或功能化石墨烯分散液通过冷冻干燥、超临界干燥、鼓风干燥方式得到的粉体。

实施例2：

如图1、图5所示，在室温下，将100g平均片径为15μm的石墨烯粉体原料，以每分钟5克的速率加入气流粉碎机中；气流粉碎机中的压缩气体为空气，压力为5MPa，石墨烯在气流粉碎机内部通过高压气体带动，互相撞击、撕裂后进入粉体收集装置，收集装置为静电集尘器；通过静电集尘装置收集后，得到所需的粉体，即为小尺寸石墨烯，如图6表明，石墨烯的平均片径尺寸为5μm。

实施例3：

如图1所示，在室温下，将100g平均片径为10μm石墨烯粉体原料，以每分钟5克的速率加入气流粉碎机中；气流粉碎机中的压缩气体为氮气，压力为10MPa，石墨烯在气流粉碎机内部通过高压气体带动，互相撞击、撕裂后进入粉体收集装置，收集装置为静电集尘器；通过静电集尘装置收集后，得到的即为所需的粉体，即为小尺寸石墨烯，石墨烯的平均片径尺寸为3μm。

实施例4：

如图1、图7所示，在室温下，将100g平均片径大于70μm的功能化石墨烯粉体原料，以每分钟5克的速率加入气流粉碎机中；气流粉碎机中的压缩气体为空气，压力为0.5MPa，石墨烯在气流粉碎机内部通过高压气体带动，互相撞击、撕裂后进入粉体收集装置，收集装置为静电集尘器；通过静电集尘装置收集后，得到的即为所需的功能化石墨烯粉体粉体，如图8的小尺寸功能化石墨烯的扫描电镜图表明，粉体的平均片径尺寸为35μm。

实施例5：

一种快速制备小尺寸石墨烯的方法，石墨烯原料在一定压力条件下，通过作用力使得石墨烯原料横向撕裂，形成小尺寸石墨烯产品。

以上为本发明的核心点，本发明的快速制备小尺寸石墨烯的方法，不需要对石墨粉进行低压插层脆化或表面活性剂处理等前处理步骤，可直接将大尺寸石墨烯粉碎获得小尺寸石墨烯。

进一步地，所述作用力为所述压力在泄压过程中产生的作用力。更优选地，所述压力在泄压过程中产生的作用力，使得石墨烯从内部高压爆破，大片径石墨烯原料片层被撕裂，得到小尺寸石墨烯。

具体地，所述石墨烯原料为石墨烯分散液原料。

快速制备小尺寸石墨烯的方法具体为湿法制备方法，具体步骤包括：将石墨烯分散液原料进行加压，使石墨烯分散液原料达到一压力后，通过狭缝或小孔，所述狭缝或小孔与大气连通，使得液体压力瞬间减小为零，产生的高压爆破，使得大片径石墨烯原料片层被撕裂，得到小尺寸石墨烯分散液。该方法适用于石墨烯分散于特定溶剂后的片径处理，通过液体高压-释放-撕裂的方式来实现石墨烯片径的减小，过程相对简单、快捷，最终的产品依然为其分散液。

如图2、图9所示，将500ml石墨烯平均片径为30-50μm的石墨烯分散液原料，加入液相加压机(如，高压均质机)中，给予加载压力为350MPa；使得液体从一高度为50微米，宽度为1cm的狭缝流出至一与大气相同的开放容器内；利用压力迅速下降过程中产生的爆破力去撕裂石墨烯或功能化石墨烯片；处理后得到的便是所需的石墨烯小片径分散液，如图10所示，所述小尺寸石墨烯分散液的石墨烯平均片径为5-10μm。

所述石墨烯分散液原料的分散溶剂为水、醇类、酮类、芳香类化合物、有机胺类、烷烃类或离子液体中的一种或互溶的几种。作为优选，所述的醇类为乙醇、丙醇、丙二醇、丁醇、乙二醇、正辛醇或异辛醇的任意一种或几种；所述的酮类为丙酮、丁酮、环己酮或N-甲基吡咯烷酮的任意一种或几种；所述的芳香类化合物为苯、甲苯或二甲苯的任意一种或几种；所述的有机胺类为：甲酰胺、乙酰胺、对甲苯胺、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺；所述的烷烃类为环己烷或辛烷的任意一种或几种；所述的离子液体由阳离子和阴离子组成，所述阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子或吡咯盐离子的任意一种或几种，所述阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子或六氟磷酸根离子的任意一种或几种。本实施例中石墨烯分散液原料的分散溶剂为乙醇。

实施例6：

如图2、图11所示，将500ml石墨烯平均片径10-20微米的石墨烯分散液原料，加入液相加压机(如，高压均质机)中，给予加载压力为350MPa；使得液体从一高度为50微米，宽度为1cm的狭缝流出至一与大气相同的开放容器内；利用压力迅速下降过程中产生的爆破力去撕裂石墨烯或功能化石墨烯片；处理后得到的便是所需的石墨烯或功能化石墨烯小片径分散液，如图12表明，石墨烯平均片径为1.2-3.07μm。

实施例7：

如图2、图13所示，将500ml石墨烯平均片径为10微米石墨烯分散液原料，加入液相加压机(如，高压均质机)中，给予加载压力为450MPa；使得液体从一直径为10微米的小孔流出至一与大气相同的开放容器内；利用压力迅速下降过程中产生的爆破力去撕裂石墨烯片；处理后得到的便是所需的石墨烯小片径分散液，如图14表明，石墨烯平均片径为0.1-5μm。

实施例8：

如图2所示，将500ml石墨烯平均片径为5微米石墨烯分散液原料，加入液相加压机(如，高压均质机)中，给予加载压力为350MPa；使得液体从一直径为1厘米的小孔流出至一与大气相同的开放容器内；利用压力迅速下降过程中产生的爆破力去撕裂石墨烯或功能化石墨烯片；处理后得到的便是所需的石墨烯或功能化石墨烯小片径分散液，石墨烯平均片径为2.5μm。

实施例9：

如图2所示，将500ml石墨烯平均片径为5微米石墨烯分散液原料，加入液相加压机(如，高压均质机)中，给予加载压力为300MPa；使得液体从一直径为50微米的小孔流出至一与大气相同的开放容器内；利用压力迅速下降过程中产生的爆破力去撕裂石墨烯或功能化石墨烯片；处理后得到的便是所需的石墨烯或功能化石墨烯小片径分散液，石墨烯平均片径为1.5μm。

以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然，本发明不限于以上的实施例。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，石墨烯原料在一压力条件下，通过作用力使石墨烯原料横向撕裂，形成小尺寸石墨烯。

2.根据权利要求1所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述作用力为所述压力在施压过程中产生的作用力。

3.根据权利要求1所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述作用力所述压力在泄压过程中产生的作用力。

4.根据权利要求1所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述石墨烯原料为石墨烯粉体原料或石墨烯分散液原料。

5.根据权利要求1或2所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述方法具体步骤包括：将石墨烯粉体原料按照一速率送入气流粉碎机，在高压气流的带动下，使得石墨烯原料片层之间发生高速碰撞、摩擦，石墨烯原料片层被撕裂，粉碎的粉尘即为小尺寸石墨烯。

6.根据权利要求5所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述高压气流的压力为0.5-10MPa。

7.根据权利要求5所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述粉碎的粉尘还通过微尘收集装置收集。

8.根据权利要求7所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述微尘收集装置为集尘袋或静电集尘装置。

9.根据权利要求5所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述石墨烯原料为基于石墨机械剥离、氧化插层剥离、微波剥离直接得到的粉体，或由含碳有机物合成、生长、石墨化方式得到的粉体；或由石墨烯或功能化石墨烯分散液通过冷冻干燥、超临界干燥、鼓风干燥方式得到的粉体。

10.根据权利要求9所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述石墨烯原料平均片径尺寸大于等于10μm。

11.根据权利要求10所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述小尺寸石墨烯的平均片径尺寸小于等于石墨烯原料平均片径的50％。

12.根据权利要求1或3所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述方法具体步骤包括：将石墨烯分散液原料进行加压，使石墨烯分散液原料达到一压力后，通过狭缝或小孔，所述狭缝或小孔与大气连通，使得液体压力瞬间减小为零，产生的高压爆破，使得大片径石墨烯原料片层被撕裂，得到小尺寸石墨烯分散液。

13.根据权利要求12所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述的石墨烯分散液原料压力为100MPa-450MPa之间，所述狭缝的间距或小孔的直径在10μm-1cm之间。

14.根据权利要求12所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述石墨烯分散液原料的分散溶剂为水、醇类、酮类、芳香类化合物、有机胺类、烷烃类或离子液体中的任意一种或互溶的几种。

15.根据权利要求13所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述的醇类为乙醇、丙醇、丙二醇、丁醇、乙二醇、正辛醇或异辛醇中的任意一种或几种；所述的酮类为丙酮、丁酮、环己酮或N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种；所述的芳香类化合物为苯、甲苯或二甲苯中的任意一种或几种；所述的有机胺类为甲酰胺、乙酰胺、对甲苯胺、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的任意一种或几种；所述的烷烃类为环己烷或辛烷中的任意一种或几种；所述的离子液体由阳离子和阴离子组成，所述阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子或吡咯盐离子中的任意一种或几种，所述阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子或六氟磷酸根离子中的任意一种或几种。

16.根据权利要求12所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述石墨烯分散液原料的石墨烯平均片径大于等于5μm。

17.根据权利要求16所述的快速制备小尺寸石墨烯的方法，其特征在于，所述小尺寸石墨烯分散液的石墨烯平均片径小于等于石墨烯分散液原料的石墨烯平均片径的50％。