CN109110750A - 利用膨胀石墨制备石墨烯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，包括以下步骤：（1）将质量比为1:2‑3.5的膨胀后的膨胀石墨和浓度为93‑95%的硫酸溶液加入反应器中，将两个极板平行插入溶解在硫酸溶液中的膨胀后的膨胀石墨中进行膨胀，膨胀处理4‑6小时；（2）抽滤，再加入去离子水中和至pH为6.8‑7.2，得到浆料；（3）微波对浆料进行处理；（4）取质量比为95‑97%的去离子水、1.5‑2.5%分散剂和1.5‑2.5%步骤（3）中微波处理的浆料，搅拌混合均匀，进行剪切乳化处理，处理时间为7‑9小时；（5）对步骤（4）所得浆料进行喷雾干燥，连续喷雾5‑10秒；（6）对步骤（5）所得物料再次进行喷雾干燥，连续喷雾3‑8秒。本发明的制备方法具有制备出的石墨烯厚度更薄，层数更少的优点。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯制备技术领域，更具体地说，它涉及一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法。
背景技术
石墨烯是指具有石墨碳六元环共轭结构的平面型晶体材料。它是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，由于拥有特殊的纳米结构以及优异的物理化学性能而在生物医学、催化、储能电子学、光学、磁学、和传感器等诸多领域展现出具有巨大的应用潜能，受到了科学界与工业界广泛的关注和研究。
目前制备石墨烯的方法主要有剥离石墨层间化合物法、液相剥离法和微机械剥离法。现有技术中，可参考授权公告号为CN102431998A的中国发明专利申请文件，其公开了一种化学法插层剥离石墨大量制备高质量石墨烯的方法，将一定质量的石墨粉或鳞片石墨浸泡于混酸溶液中，所述混酸按一种强吸水性浓酸与一种氧化性浓酸按照一定的比例混合，并加入过量的一种或是几种极性插层剂，搅拌6-24小时；然后将上述混合物用水清洗，直至洗出液的pH为5～7，在60摄氏度的温度下烘干，烘干后的样品在600-1000w微波功率的微波装置中微波处理0.5-2分钟，将所得到的石墨，分散到水中或是有机溶剂中，在细胞粉碎器超声作用10-40分钟后即可得到石墨烯。
现有的这种采用化学法插层剥离石墨大量制备高质量石墨烯，将插层剂插入石墨层间，然后微波处理，使层间无迅速且剧烈的释放出气体，将石墨剥离成石墨烯，该法制备的石墨烯无法保证有充分的插层，且制备出的石墨烯和普度最小只能达到几十纳米，层数分布难以控制。
2009年6月Nen-WenPu等利用迅速降压超临界二氧化碳玻璃制得了石墨烯，他们先将一定量的粉末状天然石墨放置在一个携带加热器和温度控制这种的高压容器中，通入二氧化碳使容器的压力达到100bar，启动加热这种并位置容器的温度为45℃，在此压力温度下，二氧化碳处于超临界状态，30分钟后，迅速降压，超临界状态的二氧化碳瞬间膨胀，虽然能够彻底克服石墨层与层之间的作用力，剥离制得石墨烯，但是需要在高压条件下进行，且层数大多在10层左右，层数较高。
Geim等利用离子束首先在1mm厚的搞定向热解石墨表面用氧等离子体干法刻蚀进行离子刻蚀，在表面刻蚀出宽2um-2mm、深5um的微槽，并将其用光刻胶粘到玻璃衬底上，然后用透明胶带进行反复撕揭，将多余的HOPG去除，随后将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中超声。再将单晶硅片放入丙酮溶剂中，将单层石墨烯“捞出”，从而制得石墨烯，采用微机械剥离法制备石墨烯，产率过低，且层数较高，石墨烯厚度值较大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，其具有生产效率高，石墨烯厚度小，层数少的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，包括以下步骤：
(1)将质量比为1:2-3.5的膨胀后的膨胀石墨和浓度为93-95％的硫酸溶液加入反应器中，搅拌混合成糊状，将反应器进行冰水浴，将两个极板平行插入溶解在硫酸溶液中的膨胀后的膨胀石墨中进行膨胀，膨胀处理4-6小时，得到体积再次膨胀的膨胀石墨；
(2)将步骤(1)所得的膨胀石墨进行抽滤，再加入去离子水中和至pH为6.8-7.2，得到浆料；
(3)用处理功率为800-900W的微波对浆料进行处理，处理时间为4-6分钟；
(4)取质量比为95-97％的去离子水、1.5-2.5％分散剂和1.5-2.5％步骤(3)中微波处理的浆料，搅拌混合均匀，进行剪切乳化处理，处理时间为7-9小时；
(5)对步骤(4)所得浆料进行喷雾干燥，连续喷雾5-10秒，达到混合物的水分含量为5-10％；
(6)对步骤(5)所得物料再次进行喷雾干燥，连续喷雾3-8秒，达到混合物水分含量低于0.1％，即可出料制得石墨烯。
通过采用上述技术方案，由于使用膨胀后的膨胀石墨，使用浓硫酸对膨胀石墨进行电解时，能够迅速进入膨胀石墨的石墨层间，在浓硫酸的强氧化作用下，石墨晶体中原来以sp杂化结合而成的平面网状大分子转变呈带有正电荷的平面大分子，使具有极性的硫酸分子插入石墨层间，对膨胀石墨的石墨层进行支撑，使膨胀石墨的层间距变大，膨胀石墨的膨胀率增大；之后使用微波对膨胀石墨进行处理，石墨层间含有硫酸分子的膨胀石墨在微波条件下，平面大分子间的极性硫酸分子吸收能量，生成二氧化硫气体，从石墨层间逸出，从而使石墨层层间的距离增大，使膨胀石墨的膨胀率进一步增大；再加入分散剂和去离子水，分散剂能够降低水的表面能，使水的表面能与膨胀石墨相似，经过剪切乳化作用，能够分散膨胀石墨和去离子水，去离子水能够充分进入膨胀石墨的石墨层之间，使膨胀石墨继续膨胀，使得膨胀石墨的单层厚度减小，再剪切乳化的作用下，剥离膨胀石墨制得厚度较薄的石墨烯；最后用喷雾干燥使水分干燥，干燥速度快，且石墨烯经过雾化后，表面积大大增加，且利用喷雾干燥的方式对石墨烯进行干燥，能够使石墨烯具有良好的均匀度，提高石墨烯的生产质量。
进一步地，所述步骤(1)中还加入与膨胀后膨胀石墨质量比为1:1.2-1.5的插层剂，插层剂的质量分数为35-40％。
通过采用上述技术方案，在电解过程中，向浓硫酸中加入插层剂，插层剂能够插入膨胀石墨的石墨片层之间，经过后续微波的辐照，插层剂能够迅速气化，从而将膨胀石墨的石墨片层撑开，使膨胀石墨的层间距变大，从而使得膨胀石墨的单层厚度变薄，使制得的石墨烯的厚度较小，层数较少。
进一步地，所述插层助剂包括4-8份氯化铁、3-5份氯化铝、4-8份盐酸，5-8份乙二醇、3-7份丙酮、1-3份甲苯、3-6份N，N-二甲基甲酰胺。
通过采用上述技术方案，使用氯化铁和氯化铝作为路易斯酸，使用盐酸作为质子酸，相互混合后，会形成含有过渡金属的配离子，在通电的情况下，配离子、浓硫酸中的硫酸根离子、以及乙二醇、丙酮、甲苯和N，N-二甲基甲酰胺共同插入石墨层间，相对于一种插层离子而言，本发明的插层更彻底，插层后层间距更大，从而制得层厚度较小的石墨烯。
进一步地，所述插层助剂的由以下方法制备而成：向反应器中加入同时加入盐酸、氯化铁和氯化铝，混合搅拌均匀后，加入乙二醇和丙酮，搅拌混合均匀后，加入甲苯和N，N-二甲基甲酰胺，再进行混合搅拌，并在0℃的条件下保存2-3小时。
通过采用上述技术方案，首先加入盐酸、氯化铁和氯化铝，能够形成含有过渡金属配离子的溶液，再将乙二醇和丙酮加入，便于溶解乙二醇和丙酮，最后加入甲苯和N，N-二甲基甲酰胺，二者能够溶解在乙二醇和丙酮内，形成混合较为均匀的插层剂，在0℃下保存后，再之后进行电解插层后，能够激活插层剂中的分子，使分子运动活跃，快速进入膨胀石墨的片层之间。
进一步地，所述步骤(1)中两个极板的间距为2.1-2.4cm。
通过采用上述技术方案，能够防止发生短路，又能够使两个极板之间容纳较多的膨胀料，同时又能保持合适的反应电流，使得制备时间减少，提高制备效率。
进一步地，所述步骤(1)中插层电压为11-13V。
通过采用上述技术方案，使得对膨胀石墨具有插层速度快和插层彻底的优点，提高插层效果。
进一步地，所述步骤(4)中剪切乳化转速为1000-15000转/分钟。
通过采用上述技术方案，使膨胀石墨和去离子水混合均匀，并且能够将膨胀石墨剥离成石墨烯，剥离更彻底，玻璃速度适宜，且剥离后的石墨烯层数较少，层厚度较小。
进一步地，所述喷雾干燥机的热空气的进口温度为300-350℃，出口温度为25-45℃。
通过采用上述技术方案，使用温度在300-350℃的热空气对制备出的石墨烯进行干燥，不仅能够使石墨烯瞬间缩水，提高石墨烯的表面积增大，且能够防止温度太高，颗粒较细的石墨烯团聚结块。
进一步地，所述步骤(3)在进行喷雾干燥之前，对浆料进行真空干燥，干燥温度为80-90℃。
通过采用上述技术方案，使用真空干燥对石墨烯进行干燥，且温度在80-90℃，因为石墨烯颗粒较细，若温度较高，容易团聚结块，若温度较低，干燥速度较慢，影响干燥效率。
进一步地，所述步骤(1)中所用膨胀后膨胀石墨的膨胀率为100-150倍。
通过采用上述技术方案，使用已经膨胀后的膨胀石墨，且膨胀率为100-150倍，不需对膨胀石墨进行预先膨胀，节省操作，提高生产效率。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、本发明通过使用插层剂与浓硫酸共同作为电解液，能够在通电的情况下，对膨胀石墨进行更为彻底的插层，插层后层间距更大，能够制备出厚度更薄、层数更少的石墨烯。
第二、本发明通过使用插层剂对膨胀石墨进行插层处理，同时使用去离子水和分散剂对膨胀石墨进行分散处理，插层剂中产生的过渡金属离子不仅可以与膨胀石墨中的π电子形成配未见，同时能够与去离子水形成配位键，从带将水分子带入膨胀石墨的石墨层之间，从而将膨胀石墨的石墨片层撑开，获得厚度较小的石墨烯。
第三、本发明由于使用微波方式处理膨胀后的膨胀石墨，能够增大膨胀石墨的层间距离，便于后续去离子水充分进入膨胀石墨的石墨层内，从而容纳更多的水分子，从而使膨胀石墨的层间距进一步扩大，提高膨胀石墨的表面积，使制得的石墨烯的厚度较小。
第四、本发明通过使用转速为1000-15000转/分钟的剪切乳化速度对膨胀石墨进行剥离，玻璃速度适宜，使得剥离更彻底。
附图说明
图1是本发明实施例1制备出的石墨烯的SEM图；
图2是各实施例和各对比例制得的石墨烯的单层厚度柱状图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
一、插层剂的制备例1-3
制备例1：向反应器中同时加入4千克盐酸、4千克氯化铁和3千克氯化铝，混合搅拌均匀后，加入5千克乙二醇和3千克丙酮，搅拌混合均匀后，加入1千克甲苯和3千克N，N-二甲基甲酰胺，再进行混合搅拌，并在0℃的条件下保存2小时。
制备例2：向反应器中同时加入6千克盐酸、6千克氯化铁和4千克氯化铝，混合搅拌均匀后，加入6.5千克乙二醇和5千克丙酮，搅拌混合均匀后，加入2千克甲苯和4.5千克N，N-二甲基甲酰胺，再进行混合搅拌，并在0℃的条件下保存2.5小时。
制备例3：向反应器中同时加入8千克盐酸、8千克氯化铁和5千克氯化铝，混合搅拌均匀后，加入8千克乙二醇和7千克丙酮，搅拌混合均匀后，加入3千克甲苯和6千克N，N-二甲基甲酰胺，再进行混合搅拌，并在0℃的条件下保存3小时。
二、实施例1-7
实施例1：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，包括以下步骤：
(1)将质量比为1:2.8:1.3的膨胀后的膨胀石墨、浓度为93％的硫酸溶液和质量分数为35％的插层剂加入反应器中，搅拌混合成糊状，将反应器进行冰水浴，将两个极板平行插入溶解在硫酸溶液中的膨胀后的膨胀石墨中进行膨胀，膨胀处理4小时，得到体积再次膨胀的膨胀石墨，其中两个极板的间距为2.1cm，电压为11V；其中插层剂由制备例1制备而成；
(2)将步骤(1)所得的膨胀石墨进行抽滤，再加入去离子水中和至pH为6.8，得到浆料；
(3)用处理功率为800W的微波对浆料进行处理，处理时间为4分钟；
(4)取质量比为95％的去离子水、2.5％分散剂和2.5％步骤(3)中微波处理的浆料，搅拌混合均匀，进行剪切乳化处理，剪切乳化转速为1000转/分钟，处理时间为7小时；
(5)对步骤(4)所得浆料进行真空干燥，干燥温度为80℃，再对浆料进行喷雾干燥，连续喷雾5秒，达到混合物的水分含量为5％；其中喷雾干燥机的热空气进口温度为300℃，出口温度为25℃；
(6)对步骤(5)所得物料再次进行喷雾干燥，连续喷雾3秒，达到混合物水分含量低于0.1％，即可出料制得石墨烯，制备获得的石墨烯扫描电镜图参见图1；其中喷雾干燥机的热空气进口温度为300℃，出口温度为25℃。
实施例2：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，包括以下步骤：
(1)将质量比为1:2.8:1.3的膨胀后的膨胀石墨、浓度为94％的硫酸溶液和质量分数为38％的插层剂加入反应器中，搅拌混合成糊状，将反应器进行冰水浴，将两个极板平行插入溶解在硫酸溶液中的膨胀后的膨胀石墨中进行膨胀，膨胀处理5小时，得到体积再次膨胀的膨胀石墨，其中两个极板的间距为2.2cm，电压为12V；其中插层剂由制备例2制备而成；
(2)将步骤(1)所得的膨胀石墨进行抽滤，再加入去离子水中和至pH为7.0，得到浆料；
(3)用处理功率为850W的微波对浆料进行处理，处理时间为5分钟；
(4)取质量比为96％的去离子水、2％分散剂和2％步骤(3)中微波处理的浆料，搅拌混合均匀，进行剪切乳化处理，剪切乳化转速为7000转/分钟，处理时间为8小时；
(5)对步骤(4)所得浆料进行真空干燥，干燥温度为85℃，再对浆料进行喷雾干燥，连续喷雾8秒，达到混合物的水分含量为8％；其中喷雾干燥机的热空气进口温度为330℃，出口温度为35℃；
(6)对步骤(5)所得物料再次进行喷雾干燥，连续喷雾5秒，达到混合物水分含量低于0.1％，即可出料制得石墨烯；其中喷雾干燥机的热空气进口温度为330℃，出口温度为35℃。
实施例3：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，包括以下步骤：
(1)将质量比为1:2.8:1.3的膨胀后的膨胀石墨、浓度为95％的硫酸溶液和质量分数为40％的插层剂加入反应器中，搅拌混合成糊状，将反应器进行冰水浴，将两个极板平行插入溶解在硫酸溶液中的膨胀后的膨胀石墨中进行膨胀，膨胀处理6小时，得到体积再次膨胀的膨胀石墨，其中两个极板的间距为2.4cm，电压为13V；其中插层剂由制备例3制备而成；
(2)将步骤(1)所得的膨胀石墨进行抽滤，再加入去离子水中和至pH为7.2，得到浆料；
(3)用处理功率为900W的微波对浆料进行处理，处理时间为6分钟；
(4)取质量比为97％的去离子水、1.5％分散剂和1.5％步骤(3)中微波处理的浆料，搅拌混合均匀，进行剪切乳化处理，剪切乳化转速为15000转/分钟，处理时间为9小时；
(5)对步骤(4)所得浆料进行真空干燥，干燥温度为90℃，再对浆料进行喷雾干燥，连续喷雾10秒，达到混合物的水分含量为10％；其中喷雾干燥机的热空气进口温度为350℃，出口温度为45℃；
(6)对步骤(5)所得物料再次进行喷雾干燥，连续喷雾8秒，达到混合物水分含量低于0.1％，即可出料制得石墨烯；其中喷雾干燥机的热空气进口温度为350℃，出口温度为45℃。
实施例4：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中膨胀后膨胀石墨和浓硫酸的质量比为1:2。
实施例5：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中膨胀后膨胀石墨和浓硫酸的质量比为1:3.5
实施例6：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中膨胀后膨胀石墨与插层剂的质量比为1:1.2。
实施例7：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中膨胀后膨胀石墨与插层剂的质量比为1:1.5。
三、对比例1-7
对比例1：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中膨胀后膨胀石墨与浓硫酸的质量比为1:1。
对比例2：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中膨胀后膨胀石墨与浓硫酸的质量比为1:4.5。
对比例3：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中膨胀后膨胀石墨与插层剂的质量比为1:1。
对比例4：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中膨胀后膨胀石墨与插层剂的质量比为1:2。
对比例5：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中插层剂中不含盐酸和氯化铁。
对比例6：一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，与实施例1的区别在于，步骤(1)中插层剂中不含盐酸、氯化铁和氯化铝。
对比例7：采用申请公布号为CN106698406A的中国发明专利申请文件中的实施例2作为对照，其发明名称为一种电化学制备石墨烯的工艺，包括如下步骤：(1)配制质量分数为5％的氯化铁溶液与质量分数为10％的盐酸，然后按照1:1的质量比上述两种溶液混合配制成电解液。(2)采用石墨板作为负极，石墨纸作为正极，控制正极与负极之间的间距为3cm，然后将石墨纸完全浸入电解液中在电压为1V的电压下进行插层，插层时石墨纸边缘有少量的气泡产生，插层20min后，得到体积明显发生膨胀的插层石墨纸，插层石墨纸的厚度为石墨纸插层前的10倍，且插层石墨纸表面带有粗糙但并未发生脱落的颗粒。(3)继续采用石墨板作为负极，并以膨胀后的插层石墨纸作为正极，控制正极与负极之间的间距为3cm，将插层石墨纸缓慢浸入质量分数为6％的稀硫酸溶液中，然后施加5V电压使插层石墨纸继续膨胀，此时正极插层石墨纸将逐渐脱落形成细小的片状或颗粒状的膨胀石墨浆料，而溶液则由无色逐渐变为淡黄色。(4)使用纯水反复洗涤石墨浆料并过滤，直至滤液的电导率为纯水电导率的1.3倍为止，然后将石墨浆料与纯水均匀混合配制成浓度为0.2％的稀浆料，再将稀浆料放入超声槽中进行超声剥离，30min后剥离结束，再对超声剥离后的浆料进行过滤干燥处理，即可得到石墨烯粉体。
四、性能检测试验
按照各实施例和各对比例中的方法制备石墨烯，从各实施例和各对比例制得的石墨烯中取相同份数的石墨烯，对石墨烯进行如下性能检测，检测结果取平均值，检测结果如表1所示：
1、比表面积：使用MonsorbMS-21检测设备，按照GB/T19587-2004《气体吸附BET法测定固态物质比表面积》测定；
2、含碳量：使用SARTORTUW-BP121S，Muffle Furnace-KSW，按照GB/T3521-2008《石墨化学分析法》测定；
3、电导率：使用四探针电导仪，按照Q/JSGL006-2014《石墨烯材料电导性能的测定四探针法》测定；
4、粒径：使用Mastersizer2000检测设备，按照GB/T19077.1-2003粒度分析激光衍射法检测。
表1各实施例和各对比例制得的石墨烯的性能检测结果
由表1中数据可以看出，由实施例1-7制得的石墨烯的比表面积较大，因为对比例1和对比例2中膨胀后膨胀石墨与浓硫酸的质量比分别为1:1和1:4.5，对比例1中浓硫酸较少，对比例2中浓硫酸较多，容易使电解进行不彻底和电解过度，因此对比例1和对比例2制得的石墨烯的比表面积较小，含碳量较少，电导率较低，粒径较大；对比例3和对比例4中膨胀后的膨胀石墨和插层剂的质量比为1:1和1:2，对比例3中插层剂加入量较少，导致插层不彻底，对比例4中插层剂较多，容易造成插层剂的浪费，且在微波处理时，插层剂难以气化，容易引入杂质；对比例5中插层剂不含盐酸和氯化铁，对比例6中插层剂不含盐酸、氯化铁和氯化铝，导致电解液中不含过渡金属配离子，难以使膨胀石墨的石墨片层撑开，并难以与去离子水结合，进一步撑开石墨片层。
按照实施例1-7和对比例1-7中的方法制备石墨烯，取相同体积实施例1-7和对比例1-7制得的石墨烯，使用原子力显微镜对石墨烯的厚度进行检测，检测不同石墨烯厚度占测试石墨烯的比例，检测结果如表2所示。
表2各实施例和各对比例制得的石墨烯的厚度比例测试结果
由表2中数据可以看出，由实施例1-7制备的石墨烯片层厚度在1-5nm之间的石墨烯所占比例较大，且厚度越大，所占比例越小，由此可见，由实施例1-7制备的石墨烯的片层较薄，且分布较为均匀；而按照对比例1-7中方法制备的石墨烯的片层厚度在1-5nm之间的石墨烯所占比例较少，而石墨烯片层厚度较大的所占比例较大，且分布不均匀。
按照实施例1-7和对比例1-7中方法制备石墨烯，分别取实施例1-7和对比例1-7制得的石墨烯各5条，利用原子力显微镜检测石墨烯的单层厚度，检测结果取平均值，检测结果如图2所示。
由图2中数据可知，由实施例1-7制得的石墨烯的单层厚度较薄，均在0.035nm以下，而由对比例1-7制得的石墨烯单层厚度较大，均在0.34nm以上。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将质量比为1:2-3.5的膨胀后的膨胀石墨和浓度为93-95%的硫酸溶液加入反应器中，搅拌混合成糊状，将反应器进行冰水浴，将两个极板平行插入溶解在硫酸溶液中的膨胀后的膨胀石墨中进行膨胀，膨胀处理4-6小时，得到体积再次膨胀的膨胀石墨；
（2）将步骤（1）所得的膨胀石墨进行抽滤，再加入去离子水中和至pH为6.8-7.2，得到浆料；
（3）用处理功率为800-900W的微波对浆料进行处理，处理时间为4-6分钟；
（4）取质量比为95-97%的去离子水、1.5-2.5%分散剂和1.5-2.5%步骤（3）中微波处理的浆料，搅拌混合均匀，进行剪切乳化处理，处理时间为7-9小时；
（5）对步骤（4）所得浆料进行喷雾干燥，连续喷雾5-10秒，达到混合物的水分含量为5-10%；
（6）对步骤（5）所得物料再次进行喷雾干燥，连续喷雾3-8秒，达到混合物水分含量低于0.1%，即可出料制得石墨烯。
2.根据权利要求1所述的利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，其特征在于，所述步骤（1）中还加入与膨胀后膨胀石墨质量比为1:1.2-1.5的插层剂，插层剂的质量分数为35-40%。
3.根据权利要求2所述的利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，其特征在于，所述插层助剂包括4-8份氯化铁、3-5份氯化铝、4-8份盐酸，5-8份乙二醇、3-7份丙酮、1-3份甲苯、3-6份N，N-二甲基甲酰胺。
4.根据权利要求3所述的利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，其特征在于，所述插层助剂的由以下方法制备而成：向反应器中加入同时加入盐酸、氯化铁和氯化铝，混合搅拌均匀后，加入乙二醇和丙酮，搅拌混合均匀后，加入甲苯和N，N-二甲基甲酰胺，再进行混合搅拌，并在0℃的条件下保存2-3小时。
5.根据权利要求1所述的利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，其特征在于，所述步骤（1）中两个极板的间距为2.1-2.4cm。
6.根据权利要求1所述的利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，其特征在于，所述步骤（1）中插层电压为11-13V。
7.根据权利要求1所述的利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，其特征在于，所述步骤（4）中剪切乳化转速为1000-15000转/分钟。
8.根据权利要求1所述的利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，其特征在于，所述喷雾干燥机的热空气的进口温度为300-350℃，出口温度为25-45℃。
9.根据权利要求1所述的利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，其特征在于，所述步骤（5）在进行喷雾干燥之前，对浆料进行真空干燥，干燥温度为80-90℃。
10.根据权利要求1所述的利用膨胀石墨制备石墨烯的方法，其特征在于，所述步骤（1）中所用膨胀后的膨胀石墨为膨胀率为100-150倍的膨胀石墨。
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