CN110562969A

CN110562969A - 一种超分散型石墨烯的制备方法

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Publication number: CN110562969A
Application number: CN201910998076.0A
Authority: CN
Inventors: 姚丹旭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2019-12-13

Abstract

本发明公开了一种超分散型石墨烯的制备方法，属于碳材料技术领域。在制备产品时，先将石墨烯、水和聚苯乙烯磺酸盐混合后，冷冻压榨，得一次处理石墨烯；再将一次处理石墨烯、无水乙醇、脂肪酸和钛酸酯混合后，加热回流反应，再加入表面活性剂和丁二腈，球磨混合后，洗涤，干燥，得二次处理石墨烯；将二次处理石墨烯与粘合剂混合后，旋涂于铜箔表面，与二硼烷高温反应后，降温，得铜箔/石墨烯复合材料；随后以氢氧化钠溶液为电解液，金属铂为阳极，铜箔/石墨烯复合材料为阴极，进行电化学反应，使铜箔和石墨烯分离，收集电解液，并经过滤，洗涤和干燥，即得超分散型石墨烯。本发明所得产品具有良好的分散性和均一性。

Description

一种超分散型石墨烯的制备方法

技术领域

本发明公开了一种超分散型石墨烯的制备方法，属于碳材料技术领域。

背景技术

石墨烯因其独特的结构而具有优异的综合性能，但由于石墨烯极大的比表面积（2630m²/g）和较强的范德华力作用非常容易发生团聚。为了解决石墨烯的团聚问题，功能化石墨烯是目前常用的分散方法，通过共价或非共价修饰石墨烯表面赋予石墨烯一些新的性质。例如，在石墨烯上嫁接亲水性官能团如羧基、羟基和环氧基，将石墨烯转化为氧化石墨烯，虽然分散性得到极大提升，但也改变了石墨烯的结构，导电性严重下降，不利于石墨烯在电池制备等领域的应用。或通过表面改性技术分散石墨烯，即添加表面活性剂，在石墨烯的表面通过π-π堆叠形成一层薄膜使石墨烯片与片之间彼此排斥不团聚，但要达到此效果需要添加大量的表面活性剂，对于很多复合材料的使用会产生不良影响，如作为增强体增强金属基复合材料。此外，超声波处理被认为是一种分散石墨烯的有效方法。

目前，对于超声分散石墨烯的研究主要集中在石墨烯的制备工艺上。而对于购买石墨烯的用户而言，石墨烯在储存，运输过程中难免再次团聚，因此不能直接使用。且目前超声处理工艺对石墨烯的结构和分散效果是如何影响的，还没有详细的研究报道。因此，开发一种新的超分散型石墨烯的制备方法，是本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统石墨烯分散后，在产品储存、运输过程中，容易再次团聚的弊端，提供了一种超分散型石墨烯的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种超分散型石墨烯的制备方法，具体制备步骤为：

（1）按质量比为1：10～1：50将石墨烯和水混合，并加入石墨烯质量2～10%的聚苯乙烯磺酸盐，混合分散后，冷冻压榨，再经真空干燥至恒重，得一次处理石墨烯；

首先利用聚苯乙烯磺酸盐在水溶液中电离产生聚苯乙烯磺酸根负离子，聚苯乙烯磺酸根离子结构中的苯环可与石墨烯因为π-π相互作用发生吸附，同时，聚苯乙烯磺酸根离子会使石墨烯带上负电荷，从而使石墨烯片层之间静电斥力增加，阻止了石墨烯的堆叠，另外，层间结构拓宽后，有利于水分充分进入层间结构中，并在冷冻过程中，在层间结构中形成冰晶，再通过压榨压力使冰晶碎裂，从而引起石墨烯结构解离成单片层碎片，且解离时，由于内部均匀受力，可保障石墨烯的解离较常规机械粉碎而言更为均匀，且该解离过程不易使石墨烯片层结构重新发生团聚；

（2）按重量份数计，取10～15份一次处理石墨烯，100～120份无水乙醇，10～20份脂肪酸，4～6份钛酸酯，0.3～0.5份表面活性剂，2～5份丁二腈；先将一次处理石墨烯、无水乙醇、脂肪酸和钛酸酯混合后，加热回流反应，再加入表面活性剂和丁二腈，球磨混合后，洗涤，干燥，得二次处理石墨烯；

利用脂肪酸和无水乙醇首先作为分散介质，使一次处理石墨烯分散，同时，两者可在加热回流过程中逐渐发生缓慢的脱水缩合反应，且一旦有水分子形成，即可与钛酸酯反应，使钛酸酯转变为二氧化钛，且一旦有二氧化钛晶核形成，即可被一次处理石墨烯结构吸附固定，有效避免了晶核的团聚和进一步生长，在高能球磨过程中，首先发生的是石墨烯的细化，随着进一步球磨进行，在丁二腈作用下，使石墨烯内部层间结构发生错位和滑移，此时硬质的二氧化钛晶核的存在可作为硬质核心使石墨烯结构中的缺陷结构塌陷解离，使石墨烯进一步细化的同时，使石墨烯片层结构无序化；

（3）将二次处理石墨烯与粘合剂混合后，旋涂于铜箔表面，于惰性气体保护状态下，升温至1000℃以上，再通入二次处理石墨烯质量2～10%的二硼烷，保温反应后，降温，得铜箔/石墨烯复合材料；

通过在高温条件下，以铜箔为载体的同时，利用铜和二氧化钛晶核的共同催化作用，使剩余未塌陷的缺陷结构中掺杂硼，实现对缺陷结构的修复；

（4）以氢氧化钠溶液为电解液，金属铂为阳极，铜箔/石墨烯复合材料为阴极，于外加电压为5～10V条件下，进行电化学反应，使铜箔和石墨烯分离，收集电解液，并经过滤，洗涤和干燥，即得超分散型石墨烯。

利用电解过程中，电化学反应时，在铜箔表面产生的气体，使铜箔表面粘附的石墨烯有效剥离，避免了机械剥离手段对石墨烯结构造成破坏，从而引起石墨烯结构产生缺陷而重新发生团聚或其它如导电性能等下降。

进一步的，步骤（3）所述铜箔为常压退火处理后的铜箔。

进一步的，所述常压退火处理为：于氢气和氩气混合气气氛下，于温度为1050℃条件下，进行退火处理。

进一步的，所述氢气和氩气混合气为：氢气和氩气按体积比为1：10～1：50混合而成。

通过进一步的退火处理，可去除铜箔表面的氧化层，有利于铜有效催化上述反应的发生；

进一步的，步骤（1）所述聚苯乙烯磺酸盐为聚苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸铵或聚苯乙烯磺酸钾中的任意一种。

进一步去的，步骤（1）所述冷冻压榨为：于温度为-50～-25℃，压力为10～20MPa条件下，冷冻压榨10～30min。

进一步的，步骤（2）所述脂肪酸为亚油酸、硬脂酸、花生四烯酸或蓖麻油酸中的任意一种。

进一步的，步骤（2）所述球磨混合为：按球料质量比为30：1～50：1加入氧化锆球磨珠，其中10mm、7mm和5mm的氧化锆球磨珠数量比为10：20：50，于公转转速为200～300r/min，自转转速为500～600r/min条件下，球磨混合4～6h。

进一步的，所述球磨混合为：按球料质量比为40：1～45：1加入氧化锆球磨珠，其中10mm、7mm和5mm的氧化锆球磨珠数量比为10：20：50，于公转转速为300r/min，自转转速为600r/min条件下，球磨混合6h。

进一步的，步骤（3）所述粘合剂为羧甲基纤维素钠的水溶液；所述羧甲基纤维素钠的水溶液的质量分数为3～10%。

本发明的有益效果是：

本发明技术方案通过多种技术手段的结合，通过在产品制备过程中，使石墨烯有效细化，且使堆叠的片层结构解离为单片层结构，同时，利用缺陷结构较为薄弱这一特性，以缺陷结构为突破口使之细化，剩余缺陷结构通过掺杂硼元素进行修复，且后续处理过程也有效避免了结构重新发生破坏，使解离和修复后的结构得到有效保留，使产品在储存和运输过程中仍旧可保持良好的分散性的同时，其它性能如导电性等得到有效保留。

具体实施方式

按质量比为1：10～1：50将石墨烯和水混合，并加入石墨烯质量2～10%的聚苯乙烯磺酸盐，于超声频率为45～80kHz条件下，超声分散20～30min，得石墨烯分散液，再将所得分散液于温度为-50～-25℃条件下冷冻后，于压力为10～20MPa条件下，保温冷冻压榨10～30min，得压榨料，再将所得压榨料转入真空干燥箱中，于压力为60～80Pa，温度为85～100℃条件下，干燥至恒重，得一次处理石墨烯；

按重量份数计，取10～15份一次处理石墨烯，100～120份无水乙醇，10～20份脂肪酸，4～6份钛酸酯，0.3～0.5份表面活性剂，2～5份丁二腈，先将一次处理石墨烯、无水乙醇、脂肪酸和钛酸酯混合倒入反应器中，加热回流反应3～5h后，再将反应器中物料倒入球磨罐中，并向球磨罐中加入表面活性剂和丁二腈，按球料质量比为30：1～50：1加入氧化锆球磨珠，其中10mm、7mm和5mm的氧化锆球磨珠数量比为10：20：50，于公转转速为200～300r/min，自转转速为500～600r/min条件下，球磨混合4～6h，得球磨料，再将所得球磨料过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼3～5次，再将洗涤后的滤饼于压力为60～80Pa，温度为85～100℃条件下，干燥至恒重，得二次处理石墨烯；

将铜箔于氢气和氩气混合气气氛下，于温度为1050℃条件下，进行退火处理，得预处理铜箔；所述氢气和氩气混合气为：氢气和氩气按体积比为1：10～1：50混合而成；

将二次处理石墨烯和质量分数为3～10%的羧甲基纤维素钠的水溶液按质量比为1：10～1：50搅拌混合后，旋涂于预处理铜箔表面，控制涂覆量为3～10g/cm²，再将涂覆后的铜箔转入管式炉中，向管式炉中通入氩气，直至置换出所有空气，随后升温至1000℃以上，再通入二次处理石墨烯质量2～10%的二硼烷，保温反应2～3h后，停止加热，随炉冷却至室温，得铜箔/石墨烯复合材料；

以质量分数为2～30%的氢氧化钠溶液为电解液，金属铂为阳极，铜箔/石墨烯复合材料为阴极，于外加电压为5～10V条件下，进行电化学反应30～200min，使铜箔和石墨烯分离，收集电解液，并经过滤，洗涤和干燥，即得超分散型石墨烯。

所述聚苯乙烯磺酸盐为聚苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸铵或聚苯乙烯磺酸钾中的任意一种。

所述脂肪酸为亚油酸、硬脂酸、花生四烯酸或蓖麻油酸中的任意一种。

实施例1

按质量比为1：10将石墨烯和水混合，并加入石墨烯质量2%的聚苯乙烯磺酸盐，于超声频率为45kHz条件下，超声分散20min，得石墨烯分散液，再将所得分散液于温度为-50℃条件下冷冻后，于压力为10MPa条件下，保温冷冻压榨10min，得压榨料，再将所得压榨料转入真空干燥箱中，于压力为60Pa，温度为85℃条件下，干燥至恒重，得一次处理石墨烯；

按重量份数计，取10份一次处理石墨烯，100份无水乙醇，10份脂肪酸，4份钛酸酯，0.3份表面活性剂，2份丁二腈，先将一次处理石墨烯、无水乙醇、脂肪酸和钛酸酯混合倒入反应器中，加热回流反应3h后，再将反应器中物料倒入球磨罐中，并向球磨罐中加入表面活性剂和丁二腈，按球料质量比为30：1加入氧化锆球磨珠，其中10mm、7mm和5mm的氧化锆球磨珠数量比为10：20：50，于公转转速为200r/min，自转转速为500r/min条件下，球磨混合4h，得球磨料，再将所得球磨料过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼3次，再将洗涤后的滤饼于压力为60Pa，温度为85℃条件下，干燥至恒重，得二次处理石墨烯；

将铜箔于氢气和氩气混合气气氛下，于温度为1050℃条件下，进行退火处理，得预处理铜箔；所述氢气和氩气混合气为：氢气和氩气按体积比为1：10混合而成；

将二次处理石墨烯和质量分数为3%的羧甲基纤维素钠的水溶液按质量比为1：10搅拌混合后，旋涂于预处理铜箔表面，控制涂覆量为3g/cm²，再将涂覆后的铜箔转入管式炉中，向管式炉中通入氩气，直至置换出所有空气，随后升温至1010℃，再通入二次处理石墨烯质量2%的二硼烷，保温反应2h后，停止加热，随炉冷却至室温，得铜箔/石墨烯复合材料；

以质量分数为2%的氢氧化钠溶液为电解液，金属铂为阳极，铜箔/石墨烯复合材料为阴极，于外加电压为5V条件下，进行电化学反应30min，使铜箔和石墨烯分离，收集电解液，并经过滤，洗涤和干燥，即得超分散型石墨烯。

所述聚苯乙烯磺酸盐为聚苯乙烯磺酸钠。

所述脂肪酸为亚油酸。

实例2

按质量比为1：30将石墨烯和水混合，并加入石墨烯质量5%的聚苯乙烯磺酸盐，于超声频率为50kHz条件下，超声分散25min，得石墨烯分散液，再将所得分散液于温度为-40℃条件下冷冻后，于压力为15MPa条件下，保温冷冻压榨20min，得压榨料，再将所得压榨料转入真空干燥箱中，于压力为70Pa，温度为90℃条件下，干燥至恒重，得一次处理石墨烯；

按重量份数计，取12份一次处理石墨烯，110份无水乙醇，15份脂肪酸，5份钛酸酯，0.4份表面活性剂，3份丁二腈，先将一次处理石墨烯、无水乙醇、脂肪酸和钛酸酯混合倒入反应器中，加热回流反应4h后，再将反应器中物料倒入球磨罐中，并向球磨罐中加入表面活性剂和丁二腈，按球料质量比为40：1加入氧化锆球磨珠，其中10mm、7mm和5mm的氧化锆球磨珠数量比为10：20：50，于公转转速为300r/min，自转转速为600r/min条件下，球磨混合6h，得球磨料，再将所得球磨料过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼4次，再将洗涤后的滤饼于压力为70Pa，温度为90℃条件下，干燥至恒重，得二次处理石墨烯；

将铜箔于氢气和氩气混合气气氛下，于温度为1050℃条件下，进行退火处理，得预处理铜箔；所述氢气和氩气混合气为：氢气和氩气按体积比为1：30混合而成；

将二次处理石墨烯和质量分数为5%的羧甲基纤维素钠的水溶液按质量比为1：30搅拌混合后，旋涂于预处理铜箔表面，控制涂覆量为7g/cm²，再将涂覆后的铜箔转入管式炉中，向管式炉中通入氩气，直至置换出所有空气，随后升温至1080℃，再通入二次处理石墨烯质量5%的二硼烷，保温反应2.5h后，停止加热，随炉冷却至室温，得铜箔/石墨烯复合材料；

以质量分数为15%的氢氧化钠溶液为电解液，金属铂为阳极，铜箔/石墨烯复合材料为阴极，于外加电压为8V条件下，进行电化学反应120min，使铜箔和石墨烯分离，收集电解液，并经过滤，洗涤和干燥，即得超分散型石墨烯。

所述聚苯乙烯磺酸盐为聚苯乙烯磺酸铵。

所述脂肪酸为硬脂酸。

实施例3

按质量比为1：50将石墨烯和水混合，并加入石墨烯质量10%的聚苯乙烯磺酸盐，于超声频率为80kHz条件下，超声分散30min，得石墨烯分散液，再将所得分散液于温度为-25℃条件下冷冻后，于压力为20MPa条件下，保温冷冻压榨30min，得压榨料，再将所得压榨料转入真空干燥箱中，于压力为80Pa，温度为100℃条件下，干燥至恒重，得一次处理石墨烯；

按重量份数计，取15份一次处理石墨烯，120份无水乙醇，20份脂肪酸，6份钛酸酯，0.5份表面活性剂，5份丁二腈，先将一次处理石墨烯、无水乙醇、脂肪酸和钛酸酯混合倒入反应器中，加热回流反应5h后，再将反应器中物料倒入球磨罐中，并向球磨罐中加入表面活性剂和丁二腈，按球料质量比为50：1加入氧化锆球磨珠，其中10mm、7mm和5mm的氧化锆球磨珠数量比为10：20：50，于公转转速为300r/min，自转转速为600r/min条件下，球磨混合6h，得球磨料，再将所得球磨料过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼5次，再将洗涤后的滤饼于压力为80Pa，温度为100℃条件下，干燥至恒重，得二次处理石墨烯；

将铜箔于氢气和氩气混合气气氛下，于温度为1050℃条件下，进行退火处理，得预处理铜箔；所述氢气和氩气混合气为：氢气和氩气按体积比为1：50混合而成；

将二次处理石墨烯和质量分数为10%的羧甲基纤维素钠的水溶液按质量比为1：50搅拌混合后，旋涂于预处理铜箔表面，控制涂覆量为10g/cm²，再将涂覆后的铜箔转入管式炉中，向管式炉中通入氩气，直至置换出所有空气，随后升温至1200℃，再通入二次处理石墨烯质量10%的二硼烷，保温反应3h后，停止加热，随炉冷却至室温，得铜箔/石墨烯复合材料；

以质量分数为30%的氢氧化钠溶液为电解液，金属铂为阳极，铜箔/石墨烯复合材料为阴极，于外加电压为10V条件下，进行电化学反应200min，使铜箔和石墨烯分离，收集电解液，并经过滤，洗涤和干燥，即得超分散型石墨烯。

所述聚苯乙烯磺酸盐为聚苯乙烯磺酸钾。

所述脂肪酸为花生四烯酸。

对比例1

本对比例和实施例3相比，区别在于：一次处理石墨烯的制备工艺不同，其它条件都是一致的，具体不同如下：

按质量比为1：50将石墨烯和水混合，并加入石墨烯质量10%的聚苯乙烯磺酸盐，于超声频率为80kHz条件下，超声分散30min，得石墨烯分散液，，再将所得石墨烯分散液转入真空干燥箱中，于压力为80Pa，温度为100℃条件下，干燥至恒重，得一次处理石墨烯。

对比例2

本对比例和实施例3相比，区别在于：制备二次处理石墨烯的工艺有所不同，具体不同如下：

按重量份数计，取15份一次处理石墨烯，120份无水乙醇，20份脂肪酸，0.5份表面活性剂，5份丁二腈，先将一次处理石墨烯、无水乙醇、脂肪酸，并向球磨罐中加入表面活性剂和丁二腈，按球料质量比为50：1加入氧化锆球磨珠，其中10mm、7mm和5mm的氧化锆球磨珠数量比为10：20：50，于公转转速为300r/min，自转转速为600r/min条件下，球磨混合6h，得球磨料，再将所得球磨料过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼5次，再将洗涤后的滤饼于压力为80Pa，温度为100℃条件下，干燥至恒重，得二次处理石墨烯。

对比例3

按重量份数计，取15份一次处理石墨烯，120份无水乙醇，20份脂肪酸，6份钛酸酯，0.5份表面活性剂，先将一次处理石墨烯、无水乙醇、脂肪酸和钛酸酯混合倒入反应器中，加热回流反应5h后，再将反应器中物料倒入球磨罐中，并向球磨罐中加入表面活性剂，按球料质量比为50：1加入氧化锆球磨珠，其中10mm、7mm和5mm的氧化锆球磨珠数量比为10：20：50，于公转转速为300r/min，自转转速为600r/min条件下，球磨混合6h，得球磨料，再将所得球磨料过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼5次，再将洗涤后的滤饼于压力为80Pa，温度为100℃条件下，干燥至恒重，得二次处理石墨烯。

对比例4

按重量份数计，取15份一次处理石墨烯，120份无水乙醇，20份脂肪酸，6份钛酸酯，0.5份表面活性剂，5份丁二腈，先将一次处理石墨烯、无水乙醇、脂肪酸和钛酸酯混合倒入反应器中，加热回流反应5h后，于压力为80Pa，温度为100℃条件下，干燥至恒重，再倒入粉碎机中，粉碎，得二次处理石墨烯。

对比例5

本对比例和实施例3相比，区别在于：制备铜箔/石墨烯复合材料的工艺有所不同，具体不同如下：

将二次处理石墨烯和质量分数为10%的羧甲基纤维素钠的水溶液按质量比为1：50搅拌混合后，旋涂于预处理铜箔表面，控制涂覆量为10g/cm²，再将涂覆后的铜箔转入管式炉中，向管式炉中通入氩气，直至置换出所有空气，随后升温至1200℃，保温反应3h后，停止加热，随炉冷却至室温，得铜箔/石墨烯复合材料。

将实施例1-3及对比例1-5所得产品进行性能检测，具体测试方法及测试结构如下：

采用JSM-6700F型发射扫描电子显微镜（SEM）对产品进行微观形貌观察。将产品和水按质量比为1：100分散后，于室温条件下存放72h，再滴加在导电胶上，自然挥发干燥后通过SEM观察其形貌，分别选取×500，×1000，×2000共三种倍数的SEM照片各5张，用Image-pro6 plus软件定量统计产品的片径；

再将存放后的产品滴加在硅片上，干燥后用CSPM5500型原子力显微镜（AFM）选择合适的视野测量产品的厚度，每个参数选择5张AFM照片，定量统计后取平均值；

实施例1-3产品具体测试结果如表1所示：

对比例1-5产品具体测试结果如表2所示：

表1：实施例1-3产品测试结果

	实施例1	实施例2	实施例3
				平均片径/nm	80	60	75
平均厚度/nm	0.8	0.5	0.6
				片径分布范围/nm	10~200	5~120	10~160
厚度分布范围/nm	0.1~5.9	0.1~3.2	0.2~4.6

表2：对比例1-5产品测试结果

	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4	对比例5
						平均片径/nm	500	580	660	700	720
平均厚度/nm	5	7	6	8	10
						片径分布范围/nm	10~800	6~1000	15~1100	5~900	10~1100
厚度分布范围/nm	1~10	1~15	1~12	1~16	1~20

由上述测试结果可知，本申请技术方案所得产品具有更加优异的分散性能，即使经过长时间放置后，石墨烯仍然保持在较小的尺寸，且粒径分布范围较窄，说明尺寸保持了良好的均一性，未发生明显团聚。

相比于实施例1而言，对比例1一次处理石墨烯的工艺不同，未采用冷冻压榨，因此石墨烯未得到有效的解离细化；而对比例2在石墨烯二次处理过程中，未添加钛酸酯，也就无法发挥二氧化钛晶核在球磨过程中作为硬质核心的作用，因此产品的大小和均匀性得不到保障；对比例3未添加丁二腈，对比例4未采用高能球磨，对产品的分散性也造成了影响；对比例5则未在加工过程中通入二硼烷，使对产品缺陷结构的修复效果变差。

Claims

1.一种超分散型石墨烯的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：

（1）冷冻压榨：将石墨烯、水和聚苯乙烯磺酸盐混合后冷冻压榨，得一次处理石墨烯；

（2）回流反应：将一次处理石墨烯、无水乙醇、脂肪酸、钛酸酯混合加热回流反应后，再加入丁二腈，球磨混合，得二次处理石墨烯；

（3）二硼烷修复：将二次处理石墨烯与粘合剂混合后涂布于铜箔表面，加热升温至1000℃以上，再通入二硼烷反应，得铜箔/石墨烯复合材料；

（4）电解分离：将铜箔/石墨烯复合材料进行电解，使铜箔和石墨烯分离，即得超分散型石墨烯。

2.根据权利要求1所述的一种超分散型石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述铜箔为常压退火处理后的铜箔。

3.根据权利要求2所述的一种超分散型石墨烯的制备方法，其特征在于，所述常压退火处理为：于氢气和氩气混合气气氛下，于温度为1050℃条件下，进行退火处理。

4.根据权利要求3所述的一种超分散型石墨烯的制备方法，其特征在于，所述氢气和氩气混合气为：氢气和氩气按体积比为1：10～1：50混合而成。

5.根据权利要求1所述的一种超分散型石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述聚苯乙烯磺酸盐为聚苯乙烯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸铵或聚苯乙烯磺酸钾中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种超分散型石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述冷冻压榨为：于温度为-50～-25℃，压力为10～20MPa条件下，冷冻压榨10～30min。

7.根据权利要求1所述的一种超分散型石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述脂肪酸为亚油酸、硬脂酸、花生四烯酸或蓖麻油酸中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种超分散型石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述球磨混合为：按球料质量比为30：1～50：1加入氧化锆球磨珠，其中10mm、7mm和5mm的氧化锆球磨珠数量比为10：20：50，于公转转速为200～300r/min，自转转速为500～600r/min条件下，球磨混合4～6h。

9.根据权利要求1或8所述的一种超分散型石墨烯的制备方法，其特征在于，所述球磨混合为：按球料质量比为40：1～45：1加入氧化锆球磨珠，其中10mm、7mm和5mm的氧化锆球磨珠数量比为10：20：50，于公转转速为300r/min，自转转速为600r/min条件下，球磨混合6h。

10.根据权利要求1所述的一种超分散型石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述粘合剂为羧甲基纤维素钠的水溶液；所述羧甲基纤维素钠的水溶液的质量分数为3～10%。