CN112672978A - 大量合成石墨烯和衍生物的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种借由机械剪切处理合成石墨烯和多个衍生物的方法和系统。所述方法包括：由颗粒形式的陶瓷材料合成陶瓷基板；在合成陶瓷基板上沉积碳材料以合成涂布有碳质材料的石墨烯陶瓷基板；将涂布碳质材料的石墨烯陶瓷基板溶解/分散在一溶剂中并进行机械剪切，以得到石墨烯及其衍生物的分散溶液。对所述石墨烯分散体进一步进行超声波处理以得到石墨烯纳米片。
Description
本申请案要求于2018年1月9日提交并在六个月后2018年7月9日发布的序列号为201811000944的印度临时专利申请(Provisional Patent Application，PPA)的优先权，其标题为“借由机械剪切处理大量合成石墨烯和多个衍生物”，上述PPA的内容全文包含本发明内以作为参考。
技术领域
本发明的实施例大致上涉及石墨烯纳米技术的领域。具体来说，本发明的实施例涉及大量合成石墨烯纳米片和多个衍生物的系统和方法，其用于多种技术应用。进一步具体来说，本发明的实施例涉及使用环保、简单、具有成本效益且大规模处理的机械剥离技术，以合成石墨烯和多个衍生物的系统和方法。
背景技术
石墨烯是包含二维结构的单原子层厚的碳片。石墨烯的二维结构由sp2杂化碳原子组成。石墨烯因其非凡的性能而引起广泛的兴趣。
具有诸如-COOH、-CHO、-OH等官能基的石墨烯层的官能化赋予这些石墨烯衍生物各种吸附性和导电特性。得到石墨烯和多个衍生物的最常用技术是Hummer法、透明胶带法或化学气相沉积法。Hummer法的缺点是由于使用非常强效的试剂而产生了化学杂质。此外，透明胶带法具有低产率和来自透明胶带上的粘合剂的化学杂质的局限性。最后，在化学气相沉积(CVD)方法中虽然没有杂质，但是低产率和高成本使得所述方法不适用于大量生产。另外，借由上述技术合成石墨烯和多个衍生物包括繁琐的步骤，随后是纯化阶段。
因此，需要一种使用环保、简单、具有成本效益的机械剥离技术借此提高产量，以大量合成石墨烯和多个衍生物的系统和方法。并且，需要不用昂贵的化学物质并且不会向大气释放有毒物质也能合成石墨烯和多个衍生物的系统和方法。
借由阅读以下说明书可以了解，本发明已解决上述缺点、短处和问题。
发明内容
本发明的实施例的主要目的是提供一种借由剥离法合成石墨烯纳米片的简单且成本有效的系统和方法。
本发明的实施例的另一目的是提供一种从石墨烯陶瓷复合材料剥离石墨烯的系统和方法。
本发明的实施例的另一目的是提供一种借由从石墨烯陶瓷复合材料剥离石墨烯以大量合成石墨烯纳米片的系统和方法。
本发明的实施例的另一目的是提供一种借由范围在500rpm-10000rpm内的高机械剪切处理和超声波处理技术从石墨烯陶瓷复合材料剥离石墨烯的系统和方法。
本发明的实施例的另一目的是提供一种用于合成石墨烯以提取高纯度石墨烯衍生物的系统和方法，其与其他化学合成方法相比，化学杂质和缺陷较少。
本发明的实施例的另一目的是提供一种合成石墨烯的系统和方法，其使用包括铝、硅、锌、镁、钙、锆等的氧化物的陶瓷形成石墨烯陶瓷复合材料。
本发明的实施例的另一目的是提供一种合成石墨烯和多个衍生物的系统和方法，其使用葡萄糖、果糖、乳糖、煤焦油、沥青、回收塑料作为石墨烯陶瓷复合材料中碳源。
本发明的实施例的另一目的是提供一种用于石墨烯陶瓷复合材料在多个溶剂/稳定剂中剥离的系统和方法，所述溶剂/稳定剂诸如丙酮、乙醇、水、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)。
本发明的实施例的另一目的是提供一种由石墨烯陶瓷复合材料合成石墨烯纳米片的系统和方法，其具有可控制片厚度的石墨烯纳米片。
本发明的实施例的另一目的是提供一种由石墨烯陶瓷复合材料合成石墨烯纳米片的方法，其具有可控制片直径(尺寸)的石墨烯纳米片。
本发明的实施例的另一目的是提供一种由石墨烯陶瓷复合材料合成石墨烯纳米片的方法，其具有可控制结晶度的石墨烯纳米片。
本发明的实施例的另一目的是提供一种由石墨烯陶瓷合成石墨烯纳米片的系统和方法，其借由将石墨烯纳米片从与微粉化/纳米化的陶瓷颗粒混合中剥离。
本发明的实施例的另一目的是提供一种用于官能化石墨烯陶瓷复合材料以剥离官能化石墨烯衍生物的系统和方法。
根据结合附图的以下详细描述，本发明实施例的这些和其他目的和优点将变得显而易见。
本发明实施例的摘要
以下细节呈现了本发明实施例的简化摘要，以提供对本文实施例的几个方面的基本理解。此概述不是本发明实施例的广泛概述。其无意于确定本发明实施例的关键/重要组件或描述本发明实施例的范畴。其唯一目的是以简化的形式呈现本发明实施例的概念，作为其后呈现更详细的叙述的序言。
根据结合附图的以下描述，本发明实施例的其他目的和优点将变得显而易见。然而，应当理解，下文描述虽然指示了优选实施例及其多个具体细节，但是其以示例而非限制的方式给出。在不脱离本发明的精神的情况下，可以在本发明的实施例的范畴内进行各种改变和修改，并且本发明的实施例包含所有这种修改。
根据本发明实施例，本发明提供一种借由机械剪切合成石墨烯和多个衍生物的方法。此方法包括由颗粒形式的陶瓷材料合成陶瓷基板的步骤，并且其中，陶瓷材料选自由硅、铝、锆、锌、镁和钙的氧化物组成的群组。碳质材料沉积在合成的陶瓷基板上以得到涂布有碳质材料的石墨烯陶瓷基板，并且其中，碳质材料选自由葡萄糖、乳糖、果糖、煤焦油、沥青和回收塑料组成的群组。将涂布有碳质材料的石墨烯陶瓷基板混合/溶解在至少一溶剂中并进行机械剪切，以从涂布有碳质材料的石墨烯陶瓷基底剥离石墨烯层，并且其中，至少一溶剂选自由丙酮、乙醇、水、异丙醇(IPA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)组成的群组。
根据本发明一实施例，本发明揭露一种用于借由机械剪切合成石墨烯和多个衍生物的系统。此系统包括装有杆和多个刀片的烧杯。多个刀片的一端附接至杆。杆的另一端通过马达连接到电源。所述烧杯包括与至少一溶剂混合的合成石墨烯陶瓷复合材料，其中，借由以颗粒形式的陶瓷材料合成陶瓷基板、在合成的陶瓷基板上沉积碳质材料，并且合成涂布碳质材料的石墨烯陶瓷基板，以获得/得到合成石墨烯陶瓷复合材料，并且其中，陶瓷材料选自由硅、铝、锆、锌、镁和钙的氧化物组成的群组；其中，碳质材料选自由葡萄糖、乳糖、果糖、煤焦油、沥青和回收塑料组成的群组。
根据本发明的一实施例，多个刀片是金属刀片。根据本发明的一实施例，多个金属刀片借由圆杆耦接至转子，并且其中，金属刀片旋转以借由机械剪切处理从石墨烯陶瓷基板剥离石墨烯层。
根据本发明的一实施例，涂布有碳质材料的石墨烯陶瓷基板溶解在至少一溶剂中并进行机械剪切处理，以从涂布有碳质材料的石墨烯陶瓷基底剥离石墨烯层，并且其中，至少一溶剂选自由丙酮、乙醇、水、异丙醇(IPA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)组成的群组。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种借由剥离处理合成石墨烯纳米片的方法。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种借由使用剥离技术大量合成石墨烯纳米片的方法，以及石墨烯陶瓷复合材料。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种从石墨烯陶瓷复合材料机械剪切石墨烯片的方法。将剥离的薄片超声波处理以合成石墨烯纳米片。
根据本发明的一实施例，借由执行机械剪切石墨烯陶瓷复合材料的动作/处理，可以得到高纯度的石墨烯衍生物。与其他化学方法相比，在石墨烯陶瓷纳米复合材料的机械剪切处理中，因为所述处理纯粹是机械处理，因此会减少剥离处理中使用的化学物质，从而防止有害的有毒化学物质释放到环境中。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种石墨烯陶瓷复合材料的合成方法。根据本发明的一实施例，陶瓷材料选自由铝、硅、锌、镁、钙、锆等的氧化物组成的群组。根据本发明的一实施例，碳源选自由葡萄糖、乳糖、果糖、煤焦油、沥青和回收塑料组成的群组。对材料的选择配置/定制以形成普遍适用的方法。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种从石墨烯陶瓷复合材料剥离石墨烯的方法。石墨烯陶瓷复合材料的剥离是在溶剂/稳定剂的存在下进行的，并且其中，溶剂/稳定剂选自由丙酮、乙醇、水、异丙醇(IPA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)组成的群组。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种石墨烯纳米片的可控合成方法。根据本发明的一实施例，基于需求/用途以控制石墨烯纳米片的片厚度、直径(尺寸)和结晶度。
根据本发明的一实施例，采用机械剥离法从石墨烯陶瓷复合材料中剥离石墨烯纳米片。石墨烯陶瓷复合材料使用颗粒形式的的陶瓷材料以合成，诸如硅、铝、硅、锌、镁、钙和锆的氧化物。颗粒状陶瓷材料经过清洗和退火处理，以活化表面和去除表面上的污物。使用水作为溶剂将选自由碳、葡萄糖、果糖、乳糖、煤焦油、沥青和回收塑料组成的群组的多个碳前驱物涂布在颗粒状陶瓷材料上。然后将涂布的陶瓷材料在200至400℃的温度范围内在空气中碳化。涂布的陶瓷颗粒材料偏析，并在600至950℃温度范围内的惰性气体条件下退火，借此在陶瓷颗粒上形成石墨碳(石墨烯)，然后对其进行官能化/部分氧化，并且其中，惰性气体包括选自由氩、氮等组成的群组的惰性气体。借由对分散溶液进行机械剪切处理，将石墨烯层从陶瓷颗粒上剥离下来，并且其中，分散溶液包括溶解/分散在多个溶剂中的石墨烯陶瓷复合材料，并且其中，多个溶剂选自由诸如丙酮、乙醇、水、异丙醇(IPA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)组成的群组。对剥离的石墨烯层进行超声波处理，然后进行离心分离，从而形成石墨烯纳米片。将得到的残余石墨烯陶瓷复合材料再用于碳化和进一步剥离。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种合成官能化的石墨烯陶瓷复合材料并剥离此官能化的石墨烯衍生物或石墨烯陶瓷复合材料以得到石墨烯纳米片的处理。
根据本发明的一实施例，机械剪切处理涉及将陶瓷颗粒涂布碳质材料并分散/溶解在烧杯中的溶剂中(例如乙醇，丙酮或IPA)，并使用诸如以500-10000rpm的速度旋转的金属刀片等机械方式进行高速搅拌。此刀片旋转会在材料中产生塑性应变，从而导致石墨烯和石墨烯衍生物从陶瓷-石墨烯复合材料中凿出/分离出，以提取/得到石墨烯和石墨烯衍生物。此外，采用超声波处理以确保石墨烯层的剥离。
结合以下描述和附图，会更好地理解和了解本发明的实施例的这些和其他方面。然而，应当理解，下文描述虽然指示了优选实施例及其多个具体细节，但是其以示例而非限制的方式给出。在不脱离本发明的精神的情况下，可以在本发明的实施例的范畴内进行各种改变和修改，并且本发明的实施例包含所有这种修改。
特定实施例的前文描述将充分地揭示本发明的实施例的一般性质，其他人可以借由应用现今的通常知识轻易修改和/或改编此特定实施例的各种应用而不背离概念，因此，这样的修改和改编应理解为在所公开的实施例的等同含义和范围内。
附图说明
借由以下优选实施例的描述和附图，本领域技术人员将想到其他目的、特征和优点，其中：
图1根据本发明的一实施例显示流程图，其解释从石墨烯陶瓷复合材料剥离石墨烯纳米片的方法。
图2根据本发明的一实施例显示系统的方块图，其用于从石墨烯陶瓷复合材料中剥离石墨烯纳米片。
图3根据本发明的一实施例显示图表，其表示二氧化硅与二氧化硅基石墨烯陶瓷复合材料(GCC)在进行化学处理以引入官能基之前和之后的傅立叶变换红外线(FTIR)光谱的比较分析。
图4根据本发明的一实施例显示图表，其表示借由机械剪切二氧化硅基石墨烯陶瓷复合材料(GCC)得到的石墨烯纳米片在用H2SO4进行化学处理之前和之后的X射线光电子能谱法(XPS)的光谱的比较分析。
图5根据本发明的一实施例显示从H2SO4化学处理过的二氧化硅基石墨烯陶瓷复合材料(GCC)得到的石墨烯纳米片的解褶积Cls峰。
图6根据本发明的一实施例显示从H2SO4化学处理过的二氧化硅基石墨烯陶瓷复合材料(GCC)得到的石墨烯纳米片的解褶积Ols峰。
尽管本发明实施例的具体特征在一些附图中显示，而在其他附图中则未显示。此举仅为了方便，因为根据本发明的实施例，每个特征可以与任何或所有其他特征组合。
具体实施方式
在下文详细描述中，参考附图并构成描述一部分，其中以图标显示可以实践的具体实施例。这些实施例已进行足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实施这些实施例，并且应当理解可以作出其他修改，而不会超出实施例的范畴。因此，下文详细描述不应视为限制性的。
根据本发明实施例，本发明提供一种借由机械剪切合成石墨烯和多个衍生物的方法。此方法包括由颗粒形式的陶瓷材料合成陶瓷基板的步骤，并且其中，陶瓷材料选自由硅、铝、锆、锌、镁和钙的氧化物组成的群组。碳质材料沉积在合成的陶瓷基板上以得到涂布有碳质材料的石墨烯陶瓷基板，并且其中，碳质材料选自由葡萄糖、乳糖、果糖、煤焦油、沥青和回收塑料组成的群组。将涂布有碳质材料的石墨烯陶瓷基板混合/溶解在至少一溶剂中并进行机械剪切，以从涂布有碳质材料的石墨烯陶瓷基底剥离石墨烯层，并且其中，至少一溶剂选自由丙酮、乙醇、水、异丙醇(IPA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)组成的群组。
根据本发明一实施例，本发明揭露一种用于借由机械剪切合成石墨烯和多个衍生物的系统。此系统包括装有杆和多个刀片的烧杯。多个刀片的一端附接至杆。杆的另一端通过马达连接到电源。烧杯包括与至少一溶剂混合的合成石墨烯陶瓷复合材料，其中，借由以颗粒形式的陶瓷材料合成陶瓷基板、在合成的陶瓷基板上沉积碳质材料，并且合成涂布碳质材料的石墨烯陶瓷基板，以获得/得到合成石墨烯陶瓷复合材料，并且其中，陶瓷材料选自由硅、铝、锆、锌、镁和钙的氧化物组成的群组；其中，碳质材料选自由葡萄糖、乳糖、果糖、煤焦油、沥青和回收塑料组成的群组。
根据本发明的一实施例，多个刀片是金属刀片。根据本发明的一实施例，多个金属刀片借由圆杆耦接至转子，并且其中，金属刀片旋转以借由机械剪切处理从石墨烯陶瓷基板剥离石墨烯层。
根据本发明的一实施例，涂布有碳质材料的石墨烯陶瓷基板溶解在至少一溶剂中并进行机械剪切处理，以从涂布有碳质材料的石墨烯陶瓷基底剥离石墨烯层，并且其中，至少一溶剂选自由丙酮、乙醇、水、异丙醇(IPA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)组成的群组。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种借由剥离处理合成石墨烯纳米片的方法。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种借由使用剥离技术大量合成石墨烯纳米片的方法，以及石墨烯陶瓷复合材料。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种从石墨烯陶瓷复合材料机械剪切石墨烯片的方法。将剥离的薄片超音波处理以合成石墨烯奈米片。
根据本发明的一实施例，借由执行机械剪切石墨烯陶瓷复合材料的动作/处理，可以得到高纯度的石墨烯衍生物。与其他化学方法相比，在石墨烯陶瓷纳米复合材料的机械剪切处理中，因为所述剥离处理纯粹是机械处理，因此会减少剥离处理中使用的化学物质，从而防止有害的有毒化学物质释放到环境中。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种石墨烯陶瓷复合材料的合成方法。根据本发明的一实施例，陶瓷材料选自由铝、硅、锌、镁、钙、锆等的氧化物组成的群组。根据本发明的一实施例，碳源选自由葡萄糖、乳糖、果糖、煤焦油、沥青和回收塑料组成的群组。对材料的选择配置/定制以形成普遍适用的方法。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种从石墨烯陶瓷复合材料剥离石墨烯的方法。石墨烯陶瓷复合材料的剥离是在溶剂/稳定剂的存在下进行的，并且其中，溶剂/稳定剂选自由丙酮、乙醇、水、异丙醇(IPA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)组成的群组。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种石墨烯纳米片的可控合成方法。根据本发明的一实施例，基于需求/用途以控制石墨烯纳米片的片厚度、直径(尺寸)和结晶度。
根据本发明的一实施例，采用机械剥离法从石墨烯陶瓷复合材料中剥离石墨烯纳米片。石墨烯陶瓷复合材料使用颗粒形式的的陶瓷材料以合成，诸如硅、铝、硅、锌、镁、钙和锆的氧化物。颗粒状陶瓷材料经过清洗和退火处理，以活化表面和去除表面上的污物。使用水作为溶剂将选自由碳、葡萄糖、果糖、乳糖、煤焦油、沥青和回收塑料组成的群组的多个碳前驱物涂布在颗粒状陶瓷材料上。然后将涂布的陶瓷材料在200至400℃的温度范围内在空气中碳化。涂布的陶瓷颗粒材料偏析，并在惰性气体条件下进行退火，其中所述惰性气体包括在600至950℃的温度范围内选自由氩、氮等组成的群组的惰性气体，借此在陶瓷颗粒上形成石墨碳(石墨烯)，然后对其进行官能化/部分氧化，并且借由对分散溶液进行机械剪切处理，将石墨烯层从陶瓷颗粒上剥离下来，并且其中，分散溶液包括溶解/分散在多个溶剂中的石墨烯陶瓷复合材料，并且其中，多个溶剂选自由诸如丙酮、乙醇、水、异丙醇(IPA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)组成的群组。对剥离的石墨烯层进行超声波处理，然后进行离心分离，从而形成石墨烯纳米片。将得到的残余石墨烯陶瓷复合材料再用于碳化和进一步剥离。
根据本发明的一实施例，本发明提供一种合成官能化的石墨烯陶瓷复合材料并剥离此官能化的石墨烯衍生物或石墨烯陶瓷复合材料以得到石墨烯纳米片的处理。
图1根据本发明的一实施例显示流程图，其解释从石墨烯陶瓷复合材料剥离石墨烯纳米片的方法。清洗颗粒状陶瓷材料并使其退火(步骤101)，以活化表面和去除污物。将碳前驱物涂布并碳化在经清洗并退火的陶瓷材料上(步骤102)。将碳化的陶瓷材料进行石墨化以得到石墨烯陶瓷复合材料(步骤103)。将所得石墨烯陶瓷复合材料官能化/部分氧化石墨烯陶瓷复合材料(步骤104)。借由机械剪切使石墨烯陶瓷复合材料剥离以得到石墨烯衍生物(步骤105)。将剥离的材料超声波处理并离心处理以得到层状石墨烯衍生物(步骤106)。机械剪切后得到的残余石墨烯陶瓷复合材料再用于碳化和剥离(步骤107)。
石墨烯陶瓷复合材料(GCC)基本包括在表面上沉积有石墨烯的陶瓷颗粒。涂布有石墨烯的GCC经机械剪切处理，以从GCC顶部去除石墨烯层。GCC先以硫酸处理时，官能基会在石墨烯的表面形成。官能化的石墨烯基本上被称为“石墨烯衍生物”。
图2根据本发明的一实施例显示系统的方块图，其用于从石墨烯陶瓷复合材料中剥离石墨烯纳米片。所述系统包括一个烧杯201，其容纳分散/溶解有石墨烯陶瓷复合材料202的溶剂、金属刀片203和圆杆204。烧杯201包括分散有石墨烯陶瓷复合材料202的溶剂，石墨烯使用金属刀片203从石墨烯陶瓷复合材料202剥离，金属刀片203借由圆杆204附接到转子并由外部电源操作。
图3显示二氧化硅与二氧化硅基石墨烯陶瓷复合材料(GCC)在化学处理以引入官能基之前和之后的傅立叶变换红外线(FTIR)光谱的比较分析。二氧化硅基GCC的化学处理是借由将二氧化硅基GCC转移到浓H2SO4溶液中进行。将包含二氧化硅基GCC的溶液搅拌15-75分钟。将搅拌的溶液多次冲洗以去除过量的酸，最后在80-200℃下干燥1-3小时。如此得到的经化学处理的GCC(t-GCC)在～3450cm-1处具有突出的吸收峰，其对应于在石墨烯表面上引入的氧气。
图4表示借由机械剪切二氧化硅基石墨烯陶瓷复合材料(GCC)得到的石墨烯纳米片在用H2SO4化学处理之前和之后的X射线光电子能谱法(XPS)的光谱的比较分析。此化学处理会导致所得石墨烯纳米片中的氧原子百分比从36.55％增加到56.55％。
图5显示从H2SO4化学处理过的二氧化硅基石墨烯陶瓷复合材料(GCC)得到的石墨烯纳米片的解褶积Cls峰。
图6显示从H2SO4化学处理过的二氧化硅基石墨烯陶瓷复合材料(GCC)得到的石墨烯纳米片的解褶积Ols峰。最大含量的是C-O键(49.5％)。
本发明的实施例提供一种借由剥离法合成石墨烯纳米片的简单且成本有效的方法。
本发明的实施例提供从石墨烯陶瓷复合材料剥离石墨烯的方法。
本发明的实施例提供一种借由从石墨烯陶瓷复合材料剥离石墨烯以大量合成石墨烯纳米片的方法。
本发明的实施例提供一种方法，其包括在500rpm和10000rpm范围内的高机械剪切和超声波处理以从石墨烯陶瓷复合材料剥离石墨烯。
与其他化学合成方式相比，本发明的实施例提供化学杂质和缺陷较少的高纯度石墨烯衍生物。
本发明的实施例提供一种方法，其包括使用包含铝、硅、锌、镁、钙、锆等的氧化物的陶瓷以形成石墨烯复合材料。
本发明的实施例提供用于合成石墨烯和多个衍生物的方法，包括使用葡萄糖、果糖、乳糖、煤焦油、沥青、回收塑料等以作为石墨烯陶瓷复合材料中的碳源。
本发明的实施例提供石墨烯陶瓷复合材料在多个溶剂/稳定剂中剥离的方法，所述溶剂/稳定剂诸如丙酮、乙醇、水、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)。
本发明的实施例提供一种由石墨烯陶瓷复合材料合成石墨烯纳米片的方法，其具有可控制片厚度的石墨烯纳米片。本发明的实施例提供一种由石墨烯陶瓷复合材料合成石墨烯纳米片的方法，其具有可控制片直径(尺寸)。
本发明的实施例提供一种由石墨烯陶瓷复合材料合成石墨烯纳米片的方法，其具有可控制结晶度。
本发明的实施例提供一种由石墨烯陶瓷复合材料合成石墨烯纳米片的方法，其中石墨烯纳米片从与微粉化/纳米化的陶瓷颗粒混合中剥离。
本发明的实施例提供一种用于官能化石墨烯陶瓷复合材料以剥离官能化的石墨烯衍生物的处理。
特定实施例的前文描述将充分地揭示本发明的实施例的一般性质，其他人可以借由应用现今的通常知识轻易修改和/或改编此特定实施例的各种应用而不背离一般概念，因此，这样的修改和改编应理解为在所公开的实施例的等同含义和范围内。
应理解本文所用的用词或术语是仅用于描述而非限制。因此，尽管已经根据优选实施例描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员将了解可以在本发明精神和范畴内修改以实践本发明的实施例。
虽然本发明实施例是用各种特定实施例以描述，但对于本领域技术人员而言，对本发明实施例修改并实施会是显而易见的。
Claims (10)
1.一种石墨烯和多个衍生物的合成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
由颗粒形式的一陶瓷材料合成一陶瓷基板的步骤，并且其中，所述陶瓷材料选自由硅、铝、锆、锌、镁和钙的氧化物组成的群组；
在合成的所述陶瓷基板上沉积碳材料的步骤，以合成涂布一碳质材料的一石墨烯陶瓷基板，其中，所述碳质材料选自由葡萄糖、乳糖、果糖、煤焦油、沥青和回收塑料组成的群组；
将涂布所述碳质材料的所述石墨烯陶瓷基板分散/溶解在至少一溶剂中的步骤，以得到一分散溶液，并且其中，至少一溶剂选自包括丙酮、乙醇、水、异丙醇(IPA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)的群组；
将所述分散溶液进行机械剪切的步骤，所述分散溶液包括溶解/分散在所述至少一溶剂中的涂布所述碳质材料的所述石墨烯陶瓷基底，以从涂布所述碳质材料的所述石墨烯陶瓷基板剥离一石墨烯层，并且其中，剥离所述石墨烯层的处理包括剥离一石墨烯衍生物；以及
处理所述石墨烯衍生物的步骤，其借由对剥离的所述石墨烯层进行超声波处理以合成一石墨烯纳米片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机械剪切处理以500至10000rpm的转速旋转或搅拌所述分散溶液1至5小时执行，以从涂布所述碳质材料的所述石墨烯陶瓷基板上剥离所述石墨烯层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，动态地控制合成石墨烯纳米片的片厚度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，动态地控制合成石墨烯纳米片的片直径。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借由控制所述机械剪切处理中的搅拌速度，动态地控制合成石墨烯纳米片的结晶度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以硫酸(H2SO4)对涂布所述碳质材料的所述石墨烯陶瓷基板进行化学处理，使所述石墨烯纳米片中的氧的百分比提高，并且其中，在开始所述机械剪切处理之前，对涂布所述碳质材料的所述石墨烯陶瓷基板进行化学处理。
7.一种借由机械剪切处理合成石墨烯和多个衍生物的系统，其特征在于，所述系统包括：
一烧杯，其储存具有至少一溶剂的一合成石墨烯陶瓷复合材料，并且其中，借由以颗粒形式的一陶瓷材料合成一陶瓷基板，并且在合成的所述陶瓷基板上沉积一碳质材料，以合成涂布所述碳质材料的石墨烯陶瓷基板，以得到所述合成石墨烯陶瓷复合材料，并且其中，所述陶瓷材料选自由硅、铝、锆、锌、镁和钙的氧化物组成的群组，并且其中，所述碳质材料选自由葡萄糖、乳糖、果糖、煤焦油、沥青和回收塑料组成的群组，并且其中，所述至少一溶剂选自由丙酮、乙醇、水、异丙醇(IPA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)组成的群组；以及
多个金属刀片，其借由一圆杆耦接至一转子，其中，所述多个金属刀片旋转以使一石墨烯层从所述石墨烯陶瓷基板上剥离，其借由对涂布所述碳质材料并溶解在至少一溶剂中的所述石墨烯陶瓷基板进行机械剪切过程，以从溶解/分散在所述至少一溶剂中的涂布所述碳质材料的所述石墨烯陶瓷基板中剥离所述石墨烯层。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述金属刀片以500至10000rpm的速度旋转1至5小时，以剥离所述石墨烯层。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，剥离的所述石墨烯层包括剥落的一石墨烯衍生物。
10.根据权利要求7所述的系统，进一步包括一超声波处理单元，以超声波技术处理所述石墨烯衍生物以合成所述石墨烯纳米片，并且其中，并且借由控制机械剪切处理中的搅拌速度以动态地控制合成所述石墨烯纳米片的片厚度、片直径和结晶度，并且其中，以硫酸(H28O4)对所述石墨烯陶瓷基板化学处理以提高所述石墨烯纳米片中的氧的百分比，并且其中，化学处理在开始机械剪切处理之前执行。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |