CN108059152B - 一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法 - Google Patents

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Abstract

一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，属于无机非金属材料石墨深加工领域。所述方法如下：称取一定比例的人造石墨球和金刚石微粉，装入滚筒中，调整电机转速，待运行20~40 h后，取出滚筒内的粉碎物，用去离子水进行冲洗，洗出后的浆料进行过滤、清洗、干燥，制备出性能优异的石墨烯纳米片。本发明的优点是：与目前的制备方法相比，没有化学氧化还原法大量使用强酸和强氧化剂带来的污染，也没有化学气相沉积法制造成本高，效率低的缺点。该方法具有绿色环保、工艺简单、成本低的优点。

Description

一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法
技术领域
本发明属于无机非金属材料石墨深加工领域，具体涉及一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法。
背景技术
近年来，石墨烯作为一种独特的先进材料，正在掀起一场席卷全球的颠覆性产业革命。它是世界上已发现的最薄、强度最高的纳米材料，其强度为普通钢铁材料的100倍。同时具有优异的导电性，电阻率比铜或银更低，是世界上已知的电阻率最小的材料，此外石墨烯导热系数是已知的导热系数最高的物质。使得石墨烯成为极佳的散热材料，用于智能手机、平板手持电脑、大功率节能LED照明、超LCD电视等的散热。同时石墨烯具有透光性、耐腐蚀性和耐磨性等优异特性。使产业界看到了其在电子、航天、军工、生物、新能源、半导体、纺织、橡胶、防腐和耐磨等领域的应用潜能，成为国际上的研究热点和竞争焦点。
目前制备石墨烯的方法主要有胶带粘贴法、化学气相沉积法、化学氧化还原法、液相剥离法和球磨法。这些方法都能够一定程度制备出石墨烯纳米片，但也存在成本高、污染严重和能耗大等问题。近年来随着国家对环保问题的日益重视，企业需要研发工艺绿色环保，工艺简单，生产成本低等制备石墨烯的方法。目前球磨法制备石墨烯绿色环保，制备的石墨烯质量优异，但其制备工艺主要是通过金属或者陶瓷磨球对天然石墨粉进行球磨粉碎制备石墨烯，但此种方法球磨时间长，效率低。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有石墨烯纳米片制备方法成本高、污染大、能耗高的问题，提供一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，该种方法采用金刚石微粉摩擦人造石墨球，具有更广泛的应用前景，即能保持石墨烯的优异特性，又具有环保、操作简单、设备成本低的优点。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，所述方法具体步骤如下：按照1：2的体积比称取人造石墨球和金刚石微粉，装入滚筒中，人造石墨球和金刚石微粉填料占滚筒容积的2/3，调整电机转速，待运行20~40 h后，取出滚筒内的粉碎物，用去离子水进行冲洗，洗出后的浆料进行过滤、清洗、干燥，制备出石墨烯纳米片。
本发明相对于现有技术的有益效果是：与目前的制备方法相比，没有化学氧化还原法大量使用强酸和强氧化剂带来的污染，也没有化学气相沉积法制造成本高，效率低的缺点。该方法具有绿色环保、工艺简单、成本低的优点。
附图说明
图1为生产石墨烯纳米片透射照片。
图2为本发明生产过程中使用的装置剖面结构示意图；
其中，1-底板；2-支架；3-电机；4-六棱柱滚筒；5-人造石墨球；6-金刚石粉末。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。
具体实施方式一：本实施方式记载的是一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，所述方法具体步骤如下：按照1：2的体积比称取人造石墨球和金刚石微粉，装入滚筒中，人造石墨球和金刚石微粉填料占滚筒容积的2/3，调整电机转速，待运行20~40 h后，取出滚筒内的粉碎物，用去离子水进行冲洗，洗出后的浆料进行过滤、清洗、干燥，制备出石墨烯纳米片，其透射照片如图1所示。
具体实施方式二：具体实施方式一所述的一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，所述的人造石墨球为天然石墨粉加入10~40%的沥青，在混料机中混合均匀，然后放到民祥电气有限公司生产的JBS-10YZ压力机模具中进行压型，压型后放入烘干箱中，在60~80℃温度下烘干8h，烘干后再放入碳化炉中进行加热，加热温度为1200~1300℃，保温时间为10小时，冷却至室温后放入石墨化炉中进行石墨化处理，处理温度为2800~3000℃，保温时间为4~6小时。
具体实施方式三：具体实施方式一所述的一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，所述的滚筒为六棱柱滚筒，电机转速为10~100m/min，人造石墨球的大小为直径φ10~30mm。
具体实施方式四：具体实施方式一所述的一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，所述的金刚石微粉颗粒球径为1~2um。
具体实施方式五：具体实施方式一所述的一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，所述的滚筒内层衬板材料为尼龙，外层为不锈钢板。
具体实施方式六：具体实施方式一所述的一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，所述的电机为无极调速电机。
具体实施方式七：具体实施方式一所述的一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，所述的干燥温度为60℃，时间为2小时。
本发明首先将人造石墨球5与金刚石微粉6按一定比例装入六棱柱滚筒4中，六棱柱滚筒4内层衬板材料为尼龙，六棱柱滚筒4一侧封闭，另一侧可以进料和出料。如图2所示，六棱柱滚筒4的中心轴两端坐落在支架2上并分别通过轴承与支架2转动连接，支架2焊接在底板2上，无级调速电机3的输出轴与六棱柱滚筒4中心轴同轴且相连接，调整无级调速电机3，使六棱柱滚筒4按一定转速旋转，运行一定时间后取出粉碎物，用去离子水进行冲洗，洗出后的浆料进行过滤、清洗、干燥，制备出性能优异的石墨烯纳米片。
实施例1：
称取一定比例的人造石墨球（φ10~20mm）和金刚石微粉（1~2um），装入六棱柱滚筒中，调整无级调速电机转速，转速为30m/min。时间为30h，取出六棱柱滚筒中的粉碎物，用去离子水冲洗，洗出的浆料进行过滤、清洗、干燥，制备出性能优异的石墨烯纳米片。
实施例2：
称取一定比例的人造石墨球（φ20~30mm）和金刚石微粉（1~2um），转入六棱柱滚筒中，调整无级调速电机转速，转速为10m/min。时间为20h，取出六棱柱滚筒中的粉碎物，用去离子水冲洗，洗出的浆料进行过滤、清洗、干燥，制备出性能优异的石墨烯纳米片。

Claims (7)

1.一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：按照1：2的体积比称取人造石墨球和金刚石微粉，装入滚筒中，人造石墨球和金刚石微粉填料占滚筒容积的2/3，调整电机转速，待运行20～40h后，取出滚筒内的粉碎物，用去离子水进行冲洗，洗出后的浆料进行过滤、清洗、干燥，制备出石墨烯纳米片；所述电机转速为10～100m/min，人造石墨球的大小为直径
Figure FDA0002869082650000011
2.根据权利要求1所述的一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，其特征在于：所述的人造石墨球为天然石墨粉加入10～40％的沥青，在混料机中混合均匀，然后放到压力机模具中进行压型，压型后放入烘干箱中，在60～80℃温度下进行烘干，烘干后再放入碳化炉中进行加热，加热温度为1200～1300℃，保温时间为10小时，冷却至室温后放入石墨化炉中进行石墨化处理，处理温度为2800～3000℃，保温时间为4～6小时。
3.根据权利要求1所述的一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，其特征在于：所述的滚筒为六棱柱滚筒为自制六棱柱滚筒。
4.根据权利要求1所述的一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，其特征在于：所述的金刚石微粉颗粒球径为1～2um。
5.根据权利要求1所述的一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，其特征在于：所述的滚筒内层衬板材料为尼龙，外层为不锈钢板。
6.根据权利要求1所述的一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，其特征在于：所述的电机为无极调速电机。
7.根据权利要求1所述的一种微摩擦磨损制备石墨烯纳米片的方法，其特征在于：所述的干燥温度为60℃，时间为2小时。
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