CN110980707A - 一种机械剥离制备少层石墨烯的方法以及少层石墨烯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机械剥离制备少层石墨烯的方法及制备的石墨烯，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1利用石墨纸作为阳极，石墨板作为阴极，在电解液中对阳极进行电化学剥离，过滤分离得到电化学剥离产物；S2对电化学剥离产物进行过滤和水洗，干燥后得到电化学处理石墨；S3将分散剂与水混合得到混合液，将上述电化学处理石墨均匀分散在混合液中，利用机械搅拌得到电化学处理石墨水性分散液；S4对上述电化学处理石墨水性分散液进行机械剥离得到少层石墨烯水性分散液，对该少层石墨烯水性分散液进行喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。该方法制备石墨烯时无需有机溶剂或者添加插层剂，操作简单，成本低，制得的石墨烯径向尺寸小，层数少。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯材料的制备，更具体地涉及一种机械剥离制备少层石墨烯的方法以及由此得到的少层石墨烯。
背景技术
石墨烯是一种性能优异的二维纳米碳材料，具有超高的比表面积、电导率、热导率以及力学强度等性能。2004年，英国曼彻斯特大学的A.K.Geim 小组首次用机械剥离石墨的方法将石墨烯制备出来，使石墨烯在复合材料、能源、生物等领域得到了广泛的发展和应用。随着对石墨烯的研究与应用，如何高效制备高质量石墨烯成为研究热点和难点。现有的常用方法中，氧化还原法具有低成本、高产高效率等优点，但制备所得石墨烯的缺陷较多，质量较差；化学气相沉积(CVD)法虽然能够制备出高质量单层石墨烯，但制备成本高，所以难以批量制备高质量石墨烯。
机械剥离法制备石墨烯，是制备高质量石墨烯较为简单常见的方法，公告号为CN107934948A的中国专利“一种石墨烯的制备方法及石墨烯”以及公告号为CN108773842A的中国专利“一种石墨烯的制备方法及石墨烯”利用有机溶剂处理石墨，机械剥离得到石墨烯，但所使用的溶剂为有机溶剂，增加了制备成本，且环境不友好。公告号为CN109319768A的中国专利“一种鳞片石墨制备石墨烯的方法”虽然利用水作为溶剂添加分散剂处理石墨，但是在机械剥离过程中添加插层剂和剥离助剂，并且分散剂的用量比较大，约为石墨用量的10％-100％，同样增加了制备的成本。公告号为CN106698406A 的中国专利“一种电化学制备石墨烯的工艺”虽然以水为溶剂，且未添加助剂，但是需要对石墨纸进行两次电化学处理，然后对超声处理的溶液进行过滤得到石墨烯，增加了处理难度和工艺复杂性，且产率较低。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的利用有机溶剂或剥离、插层助剂处理石墨造成制备成本增加，分离处理增加工艺难度，以及石墨烯产率较低等问题，本发明旨在提供一种机械剥离制备少层石墨烯的方法以及由此得到的少层石墨烯。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：
一种机械剥离制备少层石墨烯的方法，该制备方法包括以下步骤：
S1，利用石墨纸作为阳极，石墨板作为阴极，在电解液中对阳极进行电化学剥离，过滤分离得到电化学剥离产物；
S2，对电化学剥离产物进行过滤和水洗，干燥后得到电化学处理石墨；
S3，将分散剂与水混合得到混合液，将上述电化学处理石墨均匀分散在混合液中，利用机械搅拌得到电化学处理石墨水性分散液；
S4，对上述电化学处理石墨水性分散液进行机械剥离得到少层石墨烯水性分散液，对该少层石墨烯水性分散液进行喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。
在一个优选实施方案中，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法中，石墨纸由径向尺寸在10目-100目的膨胀石墨制备而成。
在一个优选实施方案中，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法中，步骤S1中进行电化学剥离的电压为5-15V，并且该电压为恒定电压。更优选该电压为10V。
在一个优选实施方案中，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法中，步骤S1中进行电化学剥离的温度为10-80℃。更优选该温度为室温。
在一个优选实施方案中，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法中，步骤S1中进行电化学剥离的时间为1-20h。
在一个优选实施方案中，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法中，步骤S1中过滤分离所用筛网为100-200目。更优选该筛网为150目。
在一个优选实施方案中，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法中，步骤S1中，所述电解液选自以下溶液中的一种或多种：
硫酸钾溶液、硫酸钠溶液、硫酸铵溶液、过硫酸铵溶液。
在一个优选实施方案中，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法中，步骤S2中，干燥的温度为60-80℃。更优选温度为70℃。
在一个优选实施方案中，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法中，步骤S2中，将电化学剥离产物过滤水洗次数为4-6次，直到清洗液的pH达到6.5以上。
在一个优选实施方案中，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法中，步骤S3中分散剂选自以下物质中的一种或多种：
聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、辛基酚聚氧乙烯醚(OPEO)、聚乙二醇(PEG)。
在一个优选实施方案中，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法中，步骤S3中分散剂的重量为电化学处理石墨重量的0.1％-5％。
在一个优选实施方案中，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法中，步骤S3中，水是去离子水或蒸馏水。
在一个优选实施方案中，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法中，步骤S4中机械剥离所用设备选自以下设备中的至少一种：
砂磨设备、高压均质设备、乳化机、胶体磨设备。
在一个优选实施方案中，上述机械剥离为高压均质条件为：转速为 1000-3000rpm，时间为1-10h，温度为室温-80℃。更优选该温度为室温。
在一个优选实施方案中，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法中，步骤S4中喷雾干燥的温度为100℃-150℃。更优选该温度为120℃。
本发明还提供了上述制备方法得到的少层石墨烯。该少层石墨烯的径向尺寸小于5μm，平均层数小于10层。
本发明还提供由上述的制备方法得到的少层石墨烯。
该少层石墨烯的径向尺寸小于5μm，平均层数小于10层。
本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法通过对石墨纸进行一步电化学处理(即电化学剥离)将石墨纸进行插层和剥离，然后过滤、水洗和干燥后得到电化学处理石墨。这种电化学处理石墨层间距扩大，层间的相互作用力减小，同时石墨的体积变大，比表面积增大，因此，只需要添加少量的分散剂，经过机械搅拌即可使其在水中进行均匀地分散；并且由于电化学处理石墨的层间作用力减小，无需添加插层剂和剥离助剂，可使电化学处理石墨水性分散液经过机械剥离(例如，高压均质设备处理)后得到少层石墨烯水性分散液，无需分离处理。
本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法以电化学处理石墨为原料，经过添加少量分散剂和机械搅拌后得到电化学处理石墨水性分散液，对电化学处理石墨水性分散液进行机械剥离(例如高压均质设备处理)后得到少层石墨烯水性分散液。这种方法不仅避免了使用有机溶剂增加的成本，而且无需添加插层剂以及剥离助剂，降低清洗难度，也无需多次电化学处理以及后续对剥离得到的石墨烯溶液过滤分离(离心等)，降低工艺难度，具有少层、高产、成本低等特点。
同时，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法所用的石墨纸原料来源广泛、成本低廉；操作流程简单、生产成本低、生产效率高、便于大规模工业生产。
附图说明
图1是本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法的流程图。
图2是本发明的实施例1制备的石墨烯的扫描电镜图像(SEM)。
图3a和图3b分别是本发明的实施例1制备的石墨烯的不同放大倍数的透射电镜图像(TEM)。
具体实施方式
如图1所示，本发明的机械剥离制备少层石墨烯的方法包括步骤：将石墨纸在电解液中进行电化学剥离预处理；得到的电化学剥离产物经过滤、水洗和干燥得到电化学处理石墨；将该电化学处理石墨加入到分散剂与水的混合液中，机械搅拌得到电化学处理石墨水性分散液；将电化学处理石墨水性分散液进行机械剥离(例如，高压均质设备处理)得到少层石墨烯水性分散液；喷雾干燥该少层石墨烯水性分散液得到少层石墨烯粉体。
本发明的描述中，石墨纸市售可得，由膨胀石墨制备而成，该膨胀石墨可以是用本领域已知的任何方法得到的，也就是说任何方法制备的膨胀石墨都可适用于本发明的石墨纸。例如，该膨胀石墨可由天然鳞片石墨经插层、过滤水洗、干燥、高温膨化得到。
本发明的描述中，电解液包括，但不局限于，硫酸钾溶液、硫酸钠溶液、硫酸铵溶液和过硫酸铵溶液中的一种或多种。
本发明的描述中，分散剂包括，但不局限于，聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、辛基酚聚氧乙烯醚(OPEO) 和聚乙二醇(PEG)中的一种或多种。
本发明的描述中，机械剥离设备包括，但不局限于，砂磨设备、高压均质设备、乳化机、胶体磨设备中的一种或多种。
本发明的描述中，“室温”是指25℃。
本发明的描述中，“溶液”没有特殊说明的话，一般指水溶液。
本发明的描述中，“多种”指两种或两种以上。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下面实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比按重量计算。
下列实施例中所用扫描电镜的厂家为泰斯肯(中国)有限公司，型号为 MIRA3，所用透射电镜的厂家为日立公司，型号为H-8100EM。
下列实施例中所用PVP乳液(20％)是指PVP固含为20％的PVP水溶液。
下列实施例中所用石墨纸的销售厂家为青岛华泰润滑密封科技有限责任公司。
实施例1
将80目膨胀石墨制备的石墨纸(A4纸大小，型号为HT-7-2)作为阳极，同等尺寸的石墨板作为阴极，质量浓度为1％的硫酸铵溶液作为电解液，电压恒定在10V，反应在室温下进行，电化学处理9h，用150目筛子进行分离得到电化学剥离石墨，过滤水洗5次直到清洗液体pH达到6.5以上，70℃干燥 5h得到电化学处理石墨。
将5gPVP乳液(20％)投入到955ml去离子水中，室温下机械搅拌20min 后投入40g电化学处理石墨，室温下搅拌30min后高压均质处理4h(高压均质处理的温度为室温，转速为2000rpm)，得到少层石墨烯水性分散液，120℃下，喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。
将该少层石墨烯粉体利用扫描电镜和透射电镜进行观测，得到如图2所示的扫描电镜图像(SEM)及图3所示的透射电镜图像(TEM)。这些图像表明由此方法获得的少层石墨烯径向尺寸小于5μm，平均层数为8.3层。
实施例2
将100目膨胀石墨制备的石墨纸(A4纸大小，型号为HT-7-3)作为阳极，同等尺寸的石墨板作为阴极，质量浓度为1％的硫酸铵溶液作为电解液，电压恒定在10V，反应在室温下进行，电化学处理9h，用150目筛子进行分离得到电化学剥离石墨，过滤水洗5次直到清洗液体pH达到6.5以上，70℃干燥 5h得到电化学处理石墨。
将5gPVP乳液(20％)投入到955ml去离子水中，室温下机械搅拌20min 后投入40g电化学处理石墨，室温下搅拌30min后高压均质处理4h(高压均质处理的温度为室温，转速为2000rpm)，得到少层石墨烯水性分散液，120℃下，喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。
将该少层石墨烯粉体利用扫描电镜和透射电镜进行观测，得到的扫描电镜图像和透射电镜图像表明，由此方法获得的少层石墨烯径向尺寸小于5μm，平均层数为9.2层。
实施例3
将100目膨胀石墨制备的石墨纸(A4纸大小，型号为HT-7-3)作为阳极，同等尺寸的石墨板作为阴极，质量浓度为1％的硫酸钠溶液和质量浓度为1％的过硫酸钠溶液的混合液(两种溶液的体积比为1：5)作为电解液，电压恒定在10V，反应在室温下进行，电化学处理9h，用150目筛子进行分离得到电化学剥离石墨，过滤水洗5次直到清洗液体pH达到6.5以上，70℃干燥5h 得到电化学处理石墨。
将5gPVP乳液(20％)投入到955ml去离子水中，室温下机械搅拌20min 后投入40g电化学处理石墨，室温下搅拌30min后砂磨设备处理4h(砂磨设备处理的温度为室温，转速为2000rpm)，得到少层石墨烯水性分散液，120℃下，喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。
将该少层石墨烯粉体利用扫描电镜和透射电镜进行观测，得到的扫描电镜图像和透射电镜图像表明由此方法获得的少层石墨烯径向尺寸小于5μm，平均层数为9.3层。
实施例4
将100目膨胀石墨制备的石墨纸(A4纸大小，型号为HT-7-3)作为阳极，同等尺寸的石墨板作为阴极，质量浓度为1％的硫酸钾溶液和质量浓度为1％的硫酸铵溶液的混合液(两种溶液的体积比为1：6)作为电解液，电压恒定在10V，反应在室温下进行，电化学处理9h，用150目筛子进行分离得到电化学剥离石墨，过滤水洗5次直到清洗液体pH达到6.5以上，70℃干燥5h 得到电化学处理石墨。
将5gPVP乳液(20％)投入到955ml去离子水中，室温下机械搅拌20min 后投入40g电化学处理石墨，室温下搅拌30min后胶体磨设备处理4h(胶体磨设备处理的温度为室温，转速为2000rpm)，得到少层石墨烯水性分散液， 120℃下，喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。
将该少层石墨烯粉体利用扫描电镜和透射电镜进行观测，得到的扫描电镜图像和透射电镜图像表明由此方法获得的少层石墨烯径向尺寸小于5μm，平均层数为8.5层。
实施例5
将100目膨胀石墨制备的石墨纸(A4纸大小，型号为HT-7-3)作为阳极，同等尺寸的石墨板作为阴极，质量浓度为1％的硫酸钾溶液和质量浓度为1％的硫酸铵溶液的混合液(两种溶液的体积比为1：6)作为电解液，电压恒定在5V，反应在室温下进行，电化学处理15h，用150目筛子进行分离得到电化学剥离石墨，过滤水洗5次直到清洗液体pH达到6.5以上，70℃干燥5h 得到电化学处理石墨。
将5gPVP乳液(20％)投入到955ml去离子水中，室温下机械搅拌20min 后投入40g电化学处理石墨，室温下搅拌30min后乳化机处理4h(高压均质处理的温度为室温，转速为2000rpm)，得到少层石墨烯水性分散液，120℃下，喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。
将该少层石墨烯粉体利用扫描电镜和透射电镜进行观测，得到的扫描电镜图像和透射电镜图像表明，由此方法获得的少层石墨烯径向尺寸小于5μm，平均层数为8.8层。
实施例6
将100目膨胀石墨制备的石墨纸(A4纸大小，型号为HT-7-3)作为阳极，同等尺寸的石墨板作为阴极，质量浓度为1％的硫酸钾溶液和质量浓度为1％的硫酸铵溶液的混合液(两种溶液的体积比为1：6)作为电解液，电压恒定在15V，反应在室温下进行，电化学处理6h，用150目筛子进行分离得到电化学剥离石墨，过滤水洗5次直到清洗液体pH达到6.5以上，70℃干燥5h 得到电化学处理石墨。
将5gPVP乳液(20％)投入到955ml去离子水中，室温下机械搅拌20min 后投入40g电化学处理石墨，室温下搅拌30min后胶体磨设备处理1h，高压均质处理4h(胶体磨设备、高压均质处理的温度为室温，转速为2000rpm)，得到少层石墨烯水性分散液，120℃下，喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。
将该少层石墨烯粉体利用扫描电镜和透射电镜进行观测，得到的扫描电镜图像和透射电镜图像表明由此方法获得的少层石墨烯径向尺寸小于5μm，平均层数为8.4层。
实施例7
将100目膨胀石墨制备的石墨纸(A4纸大小，型号为HT-7-3)作为阳极，同等尺寸的石墨板作为阴极，质量浓度为1％的硫酸钾溶液和质量浓度为1％的硫酸铵溶液的混合液(两种溶液的体积比为1：6)作为电解液，电压恒定在15V，反应在室温下进行，电化学处理6h，用150目筛子进行分离得到电化学剥离石墨，过滤水洗5次直到清洗液体pH达到6.5以上，70℃干燥5h 得到电化学处理石墨。
将10gPVP乳液(20％)投入到950ml去离子水中，室温下机械搅拌20min 后投入40g电化学处理石墨，室温下搅拌30min后砂磨设备处理2h，乳化机处理3h(砂磨设备、乳化机处理的温度为室温，转速为2000rpm)，得到少层石墨烯水性分散液，120℃下，喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。
将该少层石墨烯粉体利用扫描电镜和透射电镜进行观测，得到的扫描电镜图像和透射电镜图像表明，由此方法获得的少层石墨烯径向尺寸小于5μm，平均层数为9层。
实施例8
将100目膨胀石墨制备的石墨纸(A4纸大小，型号为HT-7-3)作为阳极，同等尺寸的石墨板作为阴极，质量浓度为1％的硫酸钾溶液和质量浓度为1％的硫酸铵溶液的混合液(两种溶液的体积比为1：6)作为电解液，电压恒定在15V，反应在室温下进行，电化学处理6h，用150目筛子进行分离得到电化学剥离石墨，过滤水洗5次直到清洗液体pH达到6.5以上，70℃干燥5h 得到电化学处理石墨。
将5gPVA和PEG混合乳液(20％)投入到955ml去离子水中，室温下机械搅拌20min后投入40g电化学处理石墨，室温下搅拌30min后砂磨设备处理2h，胶体磨设备处理3h(砂磨设备、胶体磨设备处理的温度为室温，转速为2000rpm)，得到少层石墨烯水性分散液，120℃下，喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。
将该少层石墨烯粉体利用扫描电镜和透射电镜进行观测，得到的扫描电镜图像和透射电镜图像表明，由此方法获得的少层石墨烯径向尺寸小于5μm，平均层数为9.2层。
实施例9
将100目膨胀石墨制备的石墨纸(A4纸大小，型号为HT-7-3)作为阳极，同等尺寸的石墨板作为阴极，质量浓度为1％的硫酸钾溶液和质量浓度为1％的硫酸铵溶液的混合液(两种溶液的体积比为1：6)作为电解液，电压恒定在15V，反应在室温下进行，电化学处理6h，用150目筛子进行分离得到电化学剥离石墨，过滤水洗5次直到清洗液体pH达到6.5以上，70℃干燥5h 得到电化学处理石墨。
将5gPVP和SDBS混合乳液(20％)投入到955ml去离子水中，室温下机械搅拌20min后投入40g电化学处理石墨，室温下搅拌30min后高压均质处理6h(高压均质处理的温度为室温，转速为1500rpm)，得到少层石墨烯水性分散液，120℃下，喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。
将该少层石墨烯粉体利用扫描电镜和透射电镜进行观测，得到的扫描电镜图像和透射电镜图像表明由此方法获得的少层石墨烯径向尺寸小于5μm，平均层数为8.8层。
实施例10
将100目膨胀石墨制备的石墨纸(A4纸大小，型号为HT-7-3)作为阳极，同等尺寸的石墨板作为阴极，质量浓度为1％的硫酸钾溶液和质量浓度为1％的硫酸铵溶液的混合液(两种溶液的体积比为1：6)作为电解液，电压恒定在15V，反应在室温下进行，电化学处理6h，用150目筛子进行分离得到电化学剥离石墨，过滤水洗5次直到清洗液体pH达到6.5以上，70℃干燥5h 得到电化学处理石墨。
将10gOPEO乳液(20％)投入到950ml去离子水中，室温下机械搅拌20min 后投入40g电化学处理石墨，室温下搅拌30min后高压均质处理3h(高压均质处理的温度为室温，转速为3000rpm)，得到少层石墨烯水性分散液，120℃下，喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。
将该少层石墨烯粉体利用扫描电镜和透射电镜进行观测，得到的扫描电镜图像和透射电镜图像表明，由此方法获得的少层石墨烯径向尺寸小于5μm，平均层数为8.3层。
实施例11
将100目膨胀石墨制备的石墨纸(A4纸大小，型号为HT-7-3)作为阳极，同等尺寸的石墨板作为阴极，质量浓度为1％的硫酸钾溶液和质量浓度为1％的硫酸铵溶液的混合液(两种溶液的体积比为1：6)作为电解液，电压恒定在15V，反应在室温下进行，电化学处理6h，用150目筛子进行分离得到电化学剥离石墨，过滤水洗5次直到清洗液体pH达到6.5以上，70℃干燥5h 得到电化学处理石墨。
将10gOPEO乳液(20％)投入到950ml去离子水中，室温下机械搅拌20min 后投入40g电化学处理石墨，室温下搅拌30min后高压均质处理7h(高压均质处理的温度为室温，转速为2000rpm)，得到少层石墨烯水性分散液，120℃下，喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。
将该少层石墨烯粉体利用扫描电镜和透射电镜进行观测，得到的扫描电镜图像和透射电镜图像表明，由此方法获得的少层石墨烯径向尺寸小于5μm，平均层数小于7.9层。
对比例1
同实施例1，不同之处在于，不包括步骤：“将5gPVP乳液(20％)投入到955ml去离子水中，机械搅拌20min后投入40g电化学处理石墨，室温下搅拌30min后高压均质4h”。具体如下：
将80目膨胀石墨制备的石墨纸(A4纸大小，型号为HT-7-2)作为阳极，同等尺寸的石墨板作为阴极，硫酸铵作为电解液，电压恒定在10V，反应在室温下进行，电化学处理9h，用150目筛子进行分离得到电化学剥离石墨，过滤水洗5次，70℃干燥5h得到电化学处理石墨。
将40g电化学石墨投入到960ml去离子水中，机械搅拌30min，未发现电化学处理石墨被剥离现象，静置5min出现沉淀现象。
这说明机械剥离处理是使电化学处理石墨能够被剥离的关键环节。
对比例2
将5gPVP乳液(20％)投入到955ml去离子水中，机械搅拌20min后投入40g未电化学处理石墨(天然鳞片石墨)，室温下机械搅拌30min后，天然鳞片石墨难以均匀分散在分散剂与水的混合液中，难以进行均质处理。
这说明电化学处理是使石墨能够在少量分散剂用量下均匀分散在水溶液中的关键环节。
对比例3
将80目膨胀石墨制备的石墨纸(A4纸大小，型号为HT-7-2)作为阳极，同等尺寸的石墨板作为阴极，质量浓度为1％的硫酸铵溶液作为电解液，电压恒定在10V，反应在室温下进行，电化学处理9h，用150目筛子进行分离得到电化学剥离石墨，过滤水洗5次直到清洗液体pH达到6.5以上，70℃干燥 5h得到电化学处理石墨。
将40g电化学处理石墨投入到960ml去离子水中，室温下机械搅拌30min 后高压均质处理4h(高压均质处理的温度为室温，转速为2000rpm)，发现大部分电化学处理石墨未被剥离状态，形成沉淀。
这说明添加分散剂是使电化学处理石墨能够被均匀的机械剥离处理得到高产率少层石墨烯的关键环节。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (10)
1.一种机械剥离制备少层石墨烯的方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1，利用石墨纸作为阳极，石墨板作为阴极，在电解液中对阳极进行电化学剥离，过滤分离得到电化学剥离产物；
S2，对电化学剥离产物进行过滤和水洗，干燥后得到电化学处理石墨；
S3，将分散剂与水混合得到混合液，将上述电化学处理石墨均匀分散在混合液中，利用机械搅拌得到电化学处理石墨水性分散液；
S4，对上述电化学处理石墨水性分散液进行机械剥离得到少层石墨烯水性分散液，对该少层石墨烯水性分散液进行喷雾干燥得到少层石墨烯粉体。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨纸由径向尺寸由10目-100目的膨胀石墨制备而成。
3.根据权利要求1-2任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中进行电化学剥离的电压为5-15V，温度为10-80℃。
4.根据权利要求1-2任一项所述的制备方法，其特征在于，所述电解液选自以下溶液中的一种或多种：
硫酸钾溶液、硫酸钠溶液、硫酸铵溶液、过硫酸铵溶液。
5.根据权利要求1-2任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中干燥的温度为60-80℃。
6.根据权利要求1-2任一项所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂选自以下物质中的一种或多种：
聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、辛基酚聚氧乙烯醚(OPEO)、聚乙二醇(PEG)。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂的用量为电化学处理石墨质量的0.1％-5％。
8.根据权利要求1-2任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述机械剥离所用的设备选自以下设备中的至少一种：
砂磨设备、高压均质设备、乳化机、胶体磨设备。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法得到的少层石墨烯。
10.根据权利要求9所述的少层石墨烯，其特征在于，该少层石墨烯的径向尺寸小于5μm，平均层数小于10层。
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