WO2016045035A1

WO2016045035A1 - 石墨烯的制备方法

Info

Publication number: WO2016045035A1
Application number: PCT/CN2014/087401
Authority: WO
Inventors: 张麟德; 张明东
Original assignee: 深圳粤网节能技术服务有限公司
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2016-03-31

Abstract

一种石墨烯的制备方法，包括将表面活性剂加入碳酸酯类溶剂中，配制含有表面活性剂的溶液，表面活性剂选自四甲基碳酸氢铵、四乙基碳酸氢铵、四丁基碳酸氢铵、十二烷基四甲基碳酸胍及十六烷基四甲基碳酸胍中的至少一种；将石墨加入含有表面活性剂的溶液中，进行超声剥离后离心，得到含有石墨烯的上清液；将含有石墨烯的上清液于80℃～100℃下保温0.5h～1h，过滤、干燥得到石墨烯粉体粗品；及在保护气体氛围中，将石墨烯粉体粗品于200℃～300℃下保温0.5h～1h得到石墨烯粉体的步骤。该方法能防止石墨烯上残留表面活性剂与溶剂，使助剥离剂和溶剂的残留较少，且石墨烯的片层尺寸为3μm～50μm，片层尺寸较大。

Description

石墨烯的制备方法

【技术领域】

本发明涉及石墨烯技术领域，特别是涉及一种石墨烯的制备方法。

【背景技术】

石墨烯具有极好的导电性和导热性，并且具有极好的强度和极高的表面积。不仅如此，石墨烯的特殊结构也赋予其独特的能带结构，使其具有完美的隧穿效应和半整数的量子霍尔效应、以及它从不消失的电导率。这些独特的性能使石墨烯在材料和电子电路等方面有着极大的应用前景。因此，对石墨烯的大量制备有极大的需求。

传统的石墨烯的制备方法可分为两种，分别是物理法和化学法。物理法和化学法得到的石墨烯性状有所不同。物理法中有机械剥离法、电弧放电法、超声分散法等，得到的石墨烯片层比较完整，但是机械剥离法产率过低且产品质量不稳定；电弧放电法需要特种设备，且成本过高；超声分散法则存在助剥离剂或溶剂会与石墨烯进行较强的吸附，难以分离石墨烯与助剥离剂，或难以分离石墨烯与溶剂，从而降低石墨烯的性能的问题。化学法可以分为自下而上的有机合成法、氧化还原法、溶剂热法和化学气相沉积法几种。其中，有机合成法对设备和原料要求严格，难以量产；溶剂热法无法稳定产品质量，平均质量较差；化学气相沉积法的成本过高，而且无法规模化生产。氧化还原法得到的石墨烯片层上缺陷多，从而使石墨烯的优异性能无法得到充分的表现。因此，无论是哪一种制备方法，都无法充分地完成石墨烯的量产和高品质共存的目标，从而使石墨烯技术及制品迟迟得不到市场化的推广。

上述石墨烯的制备方法中对于石墨烯片层大小的控制往往是最优先被考虑的。石墨烯的片层越大，其片层间的接触电阻就越小。另外一方面，石墨烯的片层越大，其非孔隙比表面积就越大，在锂离子电池、海水淡化等领域中，也就越能发挥出它的价值。另外，大片层的石墨烯也能更好的负载其他的材料进行复合，得到性能优异的复合材料。因此，物理法中几种能够保持石墨烯片层和结构的剥离方法，如果能够解决难以分离助剥离剂的问题，就能很好的将大片层的石墨烯推向应用领域。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种石墨烯的制备方法，以制备助剥离剂和溶剂残留较少、片层尺寸较大的石墨烯。

一种石墨烯的制备方法，包括如下步骤：

将表面活性剂加入碳酸酯类溶剂中，配制含有表面活性剂的溶液，其中，所述表面活性剂选自四甲基碳酸氢铵、四乙基碳酸氢铵、四丁基碳酸氢铵、十二烷基四甲基碳酸胍及十六烷基四甲基碳酸胍中的至少一种；

将石墨加入所述含有表面活性剂的溶液中，进行超声剥离后离心，得到含有石墨烯的上清液；

将所述含有石墨烯的上清液于80℃~100℃下保温0.5h~1h，然后过滤、干燥，得到石墨烯粉体粗品；及

在保护气体氛围中，将所述石墨烯粉体粗品于200℃~300℃下保温0.5h~1h，得到石墨烯粉体。

在其中一个实施例中，所述含有表面活性剂的溶液中，所述表面活性剂的质量百分比浓度为4%~15%。

在其中一个实施例中，所述碳酸酯类溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯及碳酸二苯酯中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述石墨在所述含有表面活性剂中的溶液中的浓度为0.1mg/L~1mg/L。

在其中一个实施例中，所述超声剥离的功率为300W~800W，超声剥离的时间为2h~4h。

在其中一个实施例中，所述离心的速率为3000rpm~4000rpm，离心的时间为3min~5min。

在其中一个实施例中，所述石墨为膨胀石墨。

在其中一个实施例中，所述膨胀石墨按如下方法制备：

将鳞片石墨加入硝酸和磷酸的混合酸中，搅拌均匀后水浴加热至40℃~60℃，然后加入氧化剂，再于70℃~85℃水浴加热至1h~2h，得到反应物；

向所述反应物中加入去离子水，搅拌得到悬浊液，将所述悬浊液离心，取沉淀，水洗、干燥，得到无硫可膨胀石墨；及

在保护气体氛围中，将所述无硫可膨胀石墨于800℃~950℃膨胀10s~15s，得到所述膨胀石墨。

在其中一个实施例中，所述氧化剂选自氯酸、硝酸、硫酸、过硫酸盐、高锰酸盐、氯酸盐及高氯酸盐中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述硝酸和磷酸的体积比为1:2~5，所述鳞片石墨在所述混合酸中的浓度为0.1g/mL~0.2g/mL。

上述石墨烯的制备方法通过使用易分解的含碳酸氢根的烷基铵盐或胍作为表面活性剂，并使用易分解的碳酸酯类溶剂作为表面活性剂的溶剂，有效地防止了石墨烯片层上残留表面活性剂与溶剂，即石墨烯片层上的助剥离剂和溶剂的残留较少，较好地维持了石墨烯的本底性能。

并且，经实验表明，上述石墨烯的制备方法所制备得到的石墨烯的片层尺寸为3μm~50μm，片层尺寸较大。

【附图说明】

图1为一实施方式的石墨烯的制备方法的流程图；

图2为实施例1的石墨烯粉体的原子力显微镜（AFM）图；

图3为实施例2的石墨烯粉体的原子力显微镜（AFM）图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

请参阅图1，一实施方式的石墨烯的制备方法，包括如下步骤110至步骤140。

步骤110：将表面活性剂加入碳酸酯类溶剂中，配制含有表面活性剂的溶液，其中，表面活性剂选自四甲基碳酸氢铵、四乙基碳酸氢铵、四丁基碳酸氢铵、十二烷基四甲基碳酸胍及十六烷基四甲基碳酸胍中的至少一种。

碳酸酯类溶剂作为表面活性剂的溶剂，也作为石墨烯的分散剂。表面活性剂作为制备石墨烯的助剥离剂，有利于维持石墨烯分散的稳定性，避免石墨烯团聚。

上述表面活性剂易分解，能够在后续步骤中较易地除去石墨烯吸附的表面活性剂，使得石墨烯上残留的助剥离剂较少。优选地，上述表面活性剂选自四丁基碳酸氢铵、四甲基碳酸氢铵及十二烷基四甲基碳酸胍中的至少一种。

碳酸酯类溶剂易分解，后续能够较易除去。优选地，碳酸酯类溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯及碳酸二苯酯中的至少一种。

将表面活性剂加入碳酸酯类溶剂中，超声搅拌使表面活性剂与碳酸酯类溶剂完全混溶，配制得到含有表面活性剂的溶液。超声搅拌的功率优选为180w~320w，超声搅拌的时间为1h~3h。

优选地，含有表面活性剂的溶液中，表面活性剂的质量百分比浓度为4%~15%。

步骤120：将石墨加入含有表面活性剂的溶液中，进行超声剥离后离心，得到含有石墨烯的上清液。

优选地，石墨为膨胀石墨。使用膨胀石墨作为石墨源进行剥离，有利于保证石墨烯片层的大尺寸。

优选地，步骤120所用的膨胀石墨按如下方法制备，该方法包括如下步骤210至步骤230：

步骤210：将鳞片石墨加入硝酸和磷酸的混合酸中，搅拌均匀后水浴加热至40℃~60℃，然后加入氧化剂，再于70℃~85℃水浴加热至1h~2h，得到反应物。

优选地，硝酸和磷酸的体积比为1:2~5。鳞片石墨在混合酸中的浓度为0.1g/mL~0.2g/mL。其中，硝酸为质量百分比浓度为68%的硝酸。

在将鳞片石墨加入硝酸和磷酸的混合酸的步骤之前，还包括将鳞片石墨进行水洗、干燥、粉碎和过筛的步骤，以获得洁净、粒度较细的鳞片石墨。优选地，过筛为过200目筛。

搅拌的速度优选为180rpm~300rpm，搅拌时间为1h~5h。

氧化剂选自氯酸、硝酸、硫酸、过硫酸盐、高锰酸盐、氯酸盐及高氯酸盐中的至少一种。其中，氯酸的质量百分比浓度优选为10%，硝酸的质量百分比浓度优选为90%~95%，硫酸的质量百分比浓度优选为120%。过硫酸盐可以为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵等，高锰酸盐可以高锰酸钾、高锰酸钠、高锰酸锂等，氯酸盐可以氯酸钾、氯酸钠等，高氯酸盐可以为高氯酸钠等。

鳞片石墨与氧化剂的质量比优选为1:0.3~1。

步骤220：向反应物中加入去离子水，搅拌得到悬浊液，将悬浊液离心，取沉淀，水洗、干燥，得到无硫可膨胀石墨。

反应物与去离子水的体积比为1:10~20。搅拌的速度优选为180rpm~300rpm，搅拌时间为1h~5h。离心的速率为3000rpm~4000rpm，离心的时间为0.1h~0.5h。

用去离子水将离心所得沉淀洗至洗出液的pH值为5~6。干燥的温度优选为60℃~70℃。

步骤230：在保护气体氛围中，将无硫可膨胀石墨于800℃~950℃膨胀10s~15s，得到膨胀石墨。

保护气体可以氮气或惰性气体。

使用上述方法制备得到的膨胀石墨能够保证后续得到片层尺寸较大的石墨烯。并且，上述方法制备得到的膨胀石墨的缺陷少，结构完整。使用该膨胀石墨作为石墨源制备石墨烯，能够有效地保持石墨烯的电子结构，从而使得到的石墨烯具有很好的活性，能够广泛应用于材料和电子电路领域，特别是应用于电化学催化及电池中。

并且，使用上述方法制备得到的膨胀石墨作为原料制备得到的石墨烯的片层数较少，而直接使用鳞片石墨作为原料制备得到的石墨烯的片层数较大。

优选地，石墨在含有表面活性剂的溶液中的浓度为0.1mg/L~1mg/L。

超声剥离的功率优选为300W~800W，超声剥离的时间优选为2h~4h。

离心的速率优选为3000rpm~4000rpm，离心的时间优选为3min~5min。

步骤130：将含有石墨烯的上清液于80℃~100℃下保温0.5h~1h，然后过滤、干燥，得到石墨烯粉体粗品。

采用微孔滤膜进行过滤，然后于30℃~50℃下真空干燥后得到石墨烯粉体粗品。

将含有石墨烯的上清液于80℃~100℃下保温0.5h~1h，使石墨烯和表面活性剂聚沉，易于过滤。

步骤140：在保护气体氛围中，将石墨烯粉体粗品于200℃~300℃下保温0.5h~1h，得到石墨烯粉体。

保护气体为氮气或惰性气体。

将石墨烯粉体粗品于200℃~300℃下保温0.5h~1h，以除去石墨烯粉体粗品中吸附的表面活性剂和碳酸酯类溶剂。一部分表面活性剂在步骤130中被除去，多余的表面活性剂在步骤140中转为气体，从而将石墨烯片层再次打开。因此，步骤140不仅能完全除去多余的表面活性剂，也石墨烯片层的厚度也没有干扰。

优选地，于200℃~300℃下保温0.5h~1h后，还包括进行球磨和筛分的步骤，经过球磨和筛分后，石墨烯的厚度变薄，有利于制备层数较少的石墨烯。

上述石墨烯的制备方法通过使用易分解的含碳酸氢根的烷基铵盐或胍作为表面活性剂，并使用易分解的碳酸酯类溶剂作为表面活性剂的溶剂，有效地防止了石墨烯片层上残留表面活性剂与溶剂，即石墨烯片层上的助剥离剂和溶剂的残留较少，不会对石墨烯产生共价修饰，较好地维持了石墨烯的本底性能。

传统的超声剥离法制备的石墨烯的片层数一般为偏多，往往为5~8层甚至接近于薄层石墨和纳米石墨片，不能表现出单层石墨烯的电子结构带来的优异特性，制备得到石墨烯的品质较底。而上述石墨烯的制备方法制备的石墨烯的厚度为0.5nm~1.1nm，层数为1~3层，层数较少，能较好地表现出单层石墨烯的电子结构带来的优异特性，品质较高。

上述石墨烯的制备方法工艺简单，对设备要求低，有利于进行大规模工业制备。

以下通过具体实施例对上述石墨烯的制备方法进一步阐述。

实施例1

1、四甲基碳酸氢铵加入碳酸丙烯酯中，于180w的超声波功率下超声搅拌3h，使四甲基碳酸氢铵和碳酸丙烯酯混溶，配制得到含有表面活性剂的溶液，其中，四甲基碳酸氢铵的质量百分比浓度为4%。

2、将鳞片石墨进行水洗、干燥、粉碎和过200目筛处理，将处理后的鳞片石墨加入硝酸和磷酸按体积比1:2混合的混合酸中，鳞片石墨在混合酸中的浓度为0.1mg/L，以180rpm的速度搅拌5h以将鳞片石墨与混合酸的混合物搅拌均匀，其中上述硝酸的质量百分比浓度为68%，进一步水浴加热至40℃，然后加入质量百分比浓度为95%的硝酸，再于70℃水浴加热至2h，得到反应物，其中，鳞片石墨与硝酸的质量比为1:0.3；向该反应物中加入去离子水，其中，反应物与去离子水的体积比为1:20，以180rpm的速度搅拌反应物与去离子水的混合物5h得到悬浊液，将悬浊液于4000 rpm下离心0.5 h，取沉淀，用去离子水将所得沉淀洗至洗出液的pH值为5，并于60℃干燥，得到无硫可膨胀石墨；在氮气氛围中，将无硫可膨胀石墨于800℃下膨胀15s，得到膨胀石墨。

3、将膨胀石墨加入上述含有表面活性剂的溶液中，膨胀石墨的浓度为0.1mg/L，将膨胀石墨和含有表面活性剂的混合物于300W的功率下进行超声剥离4h，然后以3000rpm的速率离心5min，得到含有石墨烯的上清液。

4、将含有石墨烯的上清液于80℃下保温1h，然后采用微孔滤膜进行过滤，取沉淀，于30℃下真空干燥得到石墨烯粉体粗品。

5、在氮气氛围中，将石墨烯粉体粗品于200℃下保温1h，得到石墨烯粉体。

用原子力显微镜（AFM）对上述石墨烯粉体进行表征，如图2所示。由图2可看出，实施例1所制备得到的石墨烯的尺寸为3.11μm（选区尺寸），厚度为0.71nm，减去了基底和探针厚度后可见其层数为单层。

实施例2

1、四丁基碳酸氢铵加入碳酸甲乙酯中，于320w的超声波功率下超声搅拌1h，使四丁基碳酸氢铵和碳酸甲乙酯混溶，配制得到含有表面活性剂的溶液，其中，四丁基碳酸氢铵的质量百分比浓度为15%。

2、将鳞片石墨进行水洗、干燥、粉碎和过200目筛处理，将处理后的鳞片石墨加入硝酸和磷酸按体积比1:5混合的混合酸中，鳞片石墨在混合酸中的浓度为0.2mg/L，以300rpm的速度搅拌1h以将鳞片石墨与混合酸的混合物搅拌均匀，其中上述硝酸的质量百分比浓度为68%，进一步水浴加热至60℃，然后加入质量百分比浓度为120%的发烟硫酸，再于85℃水浴加热至1h，得到反应物，其中，鳞片石墨与硫酸的质量比为1:1；向该反应物中加入去离子水，其中，反应物与去离子水的体积比为1:10，以300rpm的速度搅拌反应物与去离子水的混合物1h得到悬浊液，将悬浊液于4000 rpm下离心0.1h，取沉淀，用去离子水将所得沉淀洗至洗出液的pH值为6，并于70℃干燥，得到无硫可膨胀石墨；在氮气氛围中，将无硫可膨胀石墨于950℃下膨胀10s，得到膨胀石墨。

3、将膨胀石墨加入上述含有表面活性剂的溶液中，膨胀石墨的浓度为1mg/L，将膨胀石墨和含有表面活性剂的混合物于800W的功率下进行超声剥离2h，然后以4000rpm的速率离心3min，得到含有石墨烯的上清液。

4、将含有石墨烯的上清液于100℃下保温0.5h，然后采用微孔滤膜进行过滤，取沉淀，于50℃下真空干燥得到石墨烯粉体粗品。

5、在氮气氛围中，将石墨烯粉体粗品于300℃下保温0.5h，得到石墨烯粉体。

用原子力显微镜（AFM）对上述石墨烯粉体进行表征，如图3所示。由图3可看出，实施例2所制备得到的石墨烯的尺寸为4.12μm（选区尺寸），厚度为0.61 nm，减去了基底和探针厚度后可见其层数为单层。

实施例3

1、十二烷基四甲基碳酸胍加入碳酸二乙酯中，于220w的超声波功率下超声搅拌2h，使十二烷基四甲基碳酸胍和碳酸二乙酯混溶，配制得到含有表面活性剂的溶液，其中，十二烷基四甲基碳酸胍的质量百分比浓度为10%。

2、将鳞片石墨进行水洗、干燥、粉碎和过200目筛处理，将处理后的鳞片石墨加入硝酸和磷酸按体积比1:3混合的混合酸中，鳞片石墨在混合酸中的浓度为0.15mg/L，以250rpm的速度搅拌3h以将鳞片石墨与混合酸的混合物搅拌均匀，其中上述硝酸的质量百分比浓度为68%，进一步水浴加热至50℃，然后加入质量百分比浓度为10%的氯酸，再于80℃水浴加热至1.5h，得到反应物，其中，鳞片石墨与氯酸的质量比为1:0.5；向该反应物中加入去离子水，其中，反应物与去离子水的体积比为1:15，以250rpm的速度搅拌反应物与去离子水的混合物2h得到悬浊液，将悬浊液于4000rpm下离心0.5 h，取沉淀，用去离子水将所得沉淀洗至洗出液的pH值为5.5，并于65℃干燥，得到无硫可膨胀石墨；在氮气氛围中，将无硫可膨胀石墨于900℃下膨胀12s，得到膨胀石墨。

3、将膨胀石墨加入上述含有表面活性剂的溶液中，膨胀石墨的浓度为0.5mg/L，将膨胀石墨和含有表面活性剂的混合物于500W的功率下进行超声剥离3h，然后以3500rpm的速率离心4min，得到含有石墨烯的上清液。

4、将含有石墨烯的上清液于90℃下保温0.8h，然后采用微孔滤膜进行过滤，取沉淀，于40℃下真空干燥得到石墨烯粉体粗品。

5、在氮气氛围中，将石墨烯粉体粗品于280℃下保温0.5h，得到石墨烯粉体。

实施例4

1、按质量比为1:1将四丁基碳酸氢铵和四甲基碳酸氢铵加入碳酸二甲酯和碳酸二苯酯按体积比为1:2混合的混合碳酸酯类溶剂中，于280w的超声波功率下超声搅拌2h，使四丁基碳酸氢铵、四甲基碳酸氢铵和混合碳酸酯类溶剂混溶，配制得到含有表面活性剂的溶液，其中，四丁基碳酸氢铵和四甲基碳酸氢铵的总质量百分比浓度为8%。

2、将鳞片石墨进行水洗、干燥、粉碎和过200目筛处理，将处理后的鳞片石墨加入硝酸和磷酸按体积比1:4混合的混合酸中，鳞片石墨在混合酸中的浓度为0.2mg/L，以200rpm的速度搅拌4h以将鳞片石墨与混合酸的混合物搅拌均匀，其中上述硝酸的质量百分比浓度为68%，进一步水浴加热至55℃，然后加入氯酸钾，再于75℃水浴加热至1.5h，得到反应物，其中，鳞片石墨与氯酸钾的质量比为1:0.8；向该反应物中加入去离子水，其中，反应物与去离子水的体积比为1:12，以280rpm的速度搅拌反应物与去离子水的混合物3h得到悬浊液，将悬浊液于3000rpm下离心0.5 h，取沉淀，用去离子水将所得沉淀洗至洗出液的pH值为5.5，并于65℃干燥，得到无硫可膨胀石墨；在氮气氛围中，将无硫可膨胀石墨于850℃下膨胀13s，得到膨胀石墨。

3、将膨胀石墨加入上述含有表面活性剂的溶液中，膨胀石墨的浓度为0.8mg/L，将膨胀石墨和含有表面活性剂的混合物于600W的功率下进行超声剥离2.5h，然后以3800rpm的速率离心3.5min，得到含有石墨烯的上清液。

4、将含有石墨烯的上清液于85℃下保温0.8h，然后采用微孔滤膜进行过滤，取沉淀，于45℃下真空干燥得到石墨烯粉体粗品。

5、在氮气氛围中，将石墨烯粉体粗品于250℃下保温0.7h，得到石墨烯粉体。

实施例5

1、十六烷基四甲基碳酸胍加入碳酸二乙酯中，于250w的超声波功率下超声搅拌1.8h，使十六烷基四甲基碳酸胍和碳酸二乙酯混溶，配制得到含有表面活性剂的溶液，其中，十六烷基四甲基碳酸胍的质量百分比浓度为12%。

2、将鳞片石墨进行水洗、干燥、粉碎和过200目筛处理，将处理后的鳞片石墨加入硝酸和磷酸按体积比1:2.5混合的混合酸中，鳞片石墨在混合酸中的浓度为0.2mg/L，以280rpm的速度搅拌2.5h以将鳞片石墨与混合酸的混合物搅拌均匀，其中上述硝酸的质量百分比浓度为68%，进一步水浴加热至45℃，然后加入高锰酸钾，再于78℃水浴加热至1.2h，得到反应物，其中，鳞片石墨与高锰酸钾的质量比为1:0.6；向该反应物中加入去离子水，其中，反应物与去离子水的体积比为1:18，以220rpm的速度搅拌反应物与去离子水的混合物3.5h得到悬浊液，将悬浊液于4000rpm下离心0.5 h，取沉淀，用去离子水将所得沉淀洗至洗出液的pH值为5.5，并于68℃干燥，得到无硫可膨胀石墨；在氮气氛围中，将无硫可膨胀石墨于880℃下膨胀14s，得到膨胀石墨。

3、将膨胀石墨加入上述含有表面活性剂的溶液中，膨胀石墨的浓度为0.3mg/L，将膨胀石墨和含有表面活性剂的混合物于700W的功率下进行超声剥离2.5h，然后以3500rpm的速率离心4min，得到含有石墨烯的上清液。

4、将含有石墨烯的上清液于95℃下保温0.6h，然后采用微孔滤膜进行过滤，取沉淀，于40℃下真空干燥得到石墨烯粉体粗品。

5、在氮气氛围中，将石墨烯粉体粗品于270℃下保温0.8h，得到石墨烯粉体。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

一种石墨烯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将表面活性剂加入碳酸酯类溶剂中，配制含有表面活性剂的溶液，其中，所述表面活性剂选自四甲基碳酸氢铵、四乙基碳酸氢铵、四丁基碳酸氢铵、十二烷基四甲基碳酸胍及十六烷基四甲基碳酸胍中的至少一种；

将石墨加入所述含有表面活性剂的溶液中，进行超声剥离后离心，得到含有石墨烯的上清液；

将所述含有石墨烯的上清液于80℃~100℃下保温0.5h~1h，然后过滤、干燥，得到石墨烯粉体粗品；及

在保护气体氛围中，将所述石墨烯粉体粗品于200℃~300℃下保温0.5h~1h，得到石墨烯粉体。
根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述含有表面活性剂的溶液中，所述表面活性剂的质量百分比浓度为4%~15%。
根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述碳酸酯类溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯及碳酸二苯酯中的至少一种。
根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述石墨在所述含有表面活性剂中的溶液中的浓度为0.1mg/L~1mg/L。
根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述超声剥离的功率为300W~800W，超声剥离的时间为2h~4h。
根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述离心的速率为3000rpm~4000rpm，离心的时间为3min~5min。
根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述石墨为膨胀石墨。
根据权利要求7所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述膨胀石墨按如下方法制备：

将鳞片石墨加入硝酸和磷酸的混合酸中，搅拌均匀后水浴加热至40℃~60℃，然后加入氧化剂，再于70℃~85℃水浴加热至1h~2h，得到反应物；

向所述反应物中加入去离子水，搅拌得到悬浊液，将所述悬浊液离心，取沉淀，水洗、干燥，得到无硫可膨胀石墨；及

在保护气体氛围中，将所述无硫可膨胀石墨于800℃~950℃膨胀10s~15s，得到所述膨胀石墨。
根据权利要求8所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述氧化剂选自氯酸、硝酸、硫酸、过硫酸盐、高锰酸盐、氯酸盐及高氯酸盐中的至少一种。
根据权利要求8所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述硝酸和磷酸的体积比为1:2~5，所述鳞片石墨在所述混合酸中的浓度为0.1g/mL~0.2g/mL。