CN110028057A - 一种具有稳定分散性的石墨烯浆料及其制备方法 - Google Patents

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任泽明
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Abstract

一种具有稳定分散性的石墨烯浆料的制备方法，包括以下步骤：以PI膜为原材料，经碳化处理后，形成玻璃态的无定形碳材料；将无定形碳材料破碎处理；对破碎后的无定形碳材料加水进行高压均质处理，得到纯碳基材质的碳量子点溶液；将膨胀石墨粉料与碳量子点溶液混合搅拌均匀，再次进行高压均质处理，形成具有稳定分散性的石墨烯浆料。本发明制备得到的石墨烯浆料环保、无污染，具有稳定的分散性，制备成本较低。

Description

一种具有稳定分散性的石墨烯浆料及其制备方法
技术领域
本发明属于石墨烯技术领域，具体地说是一种具有稳定分散性的石墨烯浆料的制备方法。
背景技术
从2004年由英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫发现以来，石墨烯一直是人们的研究热点。石墨烯由单层碳原子组成，具有优异的电学、机械、光学和热学等方面的特性，在复合材料、储能材料、电池材料、电子器件、生物材料等领域具有广泛的应用前景。
目前为止，石墨烯材料是世界上已知最薄也是最坚硬的材料，它具有非常优异的导电性能和导热性能，石墨烯的电阻率比铜还低，其导热系数也远高于金刚石。但是，由于石墨烯的比表面积大，容易发生团聚，因而严重影响了它的性能，如何在应用时保持石墨烯高效的分散是目前急需解决的难题。
目前，制备高浓度、高稳定性石墨烯分散液是解决石墨烯下游应用的一项重要技术。现阶段石墨烯分散液的制备方法通常是在制备过程中添加偶联剂、改性剂对石墨烯进行修饰，但是这种工艺方法操作比较复杂，得到的石墨烯分散液性能并不理想，浓度较低，而且所添加的偶联剂等属于杂质也会在一定程度上影响其后续应用。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种具有稳定分散性的石墨烯浆料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种具有稳定分散性的石墨烯浆料的制备方法，包括以下步骤：
以PI膜为原材料，经碳化处理后，形成玻璃态的无定形碳材料；
将无定形碳材料破碎处理；
对破碎后的无定形碳材料加水进行高压均质处理，得到纯碳基材质的碳量子点溶液；
将膨胀石墨粉料与碳量子点溶液混合搅拌均匀，再次进行高压均质处理，形成具有稳定分散性的石墨烯浆料。
所述对破碎后的无定形碳材料加水进行高压均质处理后，，将粒径在2-30nm的碳量子点溶液作为合格物料。
所述对破碎后的无定形碳材料进行高压均质时采用的压力的180-220MPa，进行的高压均匀次数在8-15次。
所述膨胀石墨粉料与碳量子点溶液按照重量份数计为：膨胀石墨粉料1-5份，量子点水溶液95-99份。
所述将膨胀石墨粉料与碳量子点溶液混合后进行的高压均质处理时，采用的压力为130-180MPa。
所述碳化处理，采用1350℃-1650℃的温度。
一种石墨烯浆料，采用以上所述的制备方法制备得到。
本发明直接利用PI膜作为原材料，经碳化、破碎、高压均匀后，与膨胀石墨混合均匀，再进行高压均匀处理，从而得到具有稳定的分散性能的石墨烯浆料，为后续其他产品的制备提供为非常稳定的原材料，保证在应用时该石墨烯浆料具有高效的分散性，提升产品制备性能。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明揭示了一种具有稳定分散性的石墨烯浆料的制备方法，包括以下步骤：
以PI膜为原材料，经碳化处理后，形成玻璃态的无定形碳材料，通过碳化处理，去除PI膜中的氢、氧元素，只保留碳元素，使材质的纯度更高。
将无定形碳材料破碎处理，采用破碎设备，将PI膜压碎成粉料状。
对破碎后的无定形碳材料加水进行高压均质处理，得到纯碳基材质的碳量子点溶液。通过高压均质处理，使材料的结构性质达到均质及目标粒径。
将膨胀石墨粉料与量子点溶液混合搅拌均匀，再次进行高压均质处理，膨胀石墨经均质机机械剥离后形成石墨烯，溶液中的碳量子点吸附在石墨烯表面，使得石墨烯均匀悬浮在浆料中，形成具有稳定分散性的石墨烯浆料。总共利用两次高压均匀处理，实现材料性能的均质。膨胀石墨粉料与量子点溶液按照重量份数计为：膨胀石墨粉料1-5份，碳量子点水溶液95-99份。在本实施例中，膨胀石墨粉料为5份，碳量子点水溶液95。由于采用的溶剂是水，因此无毒无污染，而且容易取得，成本较低。
另外，所述对破碎后的无定形碳材料加水进行高压均质处理后，将粒径在2-30nm的碳量子点溶液作为合格物料。
所述对破碎后的无定形碳材料进行高压均质时采用的压力的180-220MPa，进行的高压均匀次数在8-15次。所述将膨胀石墨粉料与量子点水溶液混合后进行的高压均质处理时，采用的压力为130-180MPa。
所述碳化处理，采用1350℃-1650℃的温度。
本发明中，以水为溶剂，容易取得的同时具有无污染的特性，并且价格低廉。而且利用PI膜，经过破碎、高压均匀后，得到碳量子点材料，与水混合，整体具有稳定的分散性能。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有稳定分散性的石墨烯浆料的制备方法，包括以下步骤：
以PI膜为原材料，经碳化处理后，形成玻璃态的无定形碳材料；
将无定形碳材料破碎处理；
对破碎后的无定形碳材料加水进行高压均质处理，得到纯碳基材质的碳量子点溶液；
将膨胀石墨粉料与碳量子点溶液混合搅拌均匀，再次进行高压均质处理，形成具有稳定分散性的石墨烯浆料。
2.根据权利要求1所述的具有稳定分散性的石墨烯浆料的制备方法，其特征在于，所述对破碎后的无定形碳材料加水进行高压均质处理后，，将粒径在2-30nm的碳量子点溶液作为合格物料。
3.根据权利要求2所述的具有稳定分散性的石墨烯浆料的制备方法，其特征在于，所述对破碎后的无定形碳材料进行高压均质时采用的压力的180-220MPa，进行的高压均匀次数在8-15次。
4.根据权利要求3所述的具有稳定分散性的石墨烯浆料的制备方法，其特征在于，所述膨胀石墨粉料与碳量子点溶液按照重量份数计为：膨胀石墨粉料1-5份，量子点水溶液95-99份。
5.根据权利要求4所述的具有稳定分散性的石墨烯浆料的制备方法，其特征在于，所述将膨胀石墨粉料与碳量子点溶液混合后进行的高压均质处理时，采用的压力为130-180MPa。
6.根据权利要求5所述的具有稳定分散性的石墨烯浆料的制备方法，其特征在于，所述碳化处理，采用1350℃-1650℃的温度。
7.一种石墨烯浆料，采用根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法制备得到。
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