The invention discloses a physical method for preparing graphene, comprising the steps of powder, lithium ion introduction, microwave sanding, spray drying and lithium ion export. This method uses the coordinating role of microwave and mechanical, recycling of lithium salt solution, can greatly improve the monolayer and multilayer graphene yield, simple process, no chemical pollution, safety and environmental protection suitable for large-scale industrialized production. The graphene material prepared by the method of the invention has higher conductivity and thermal conductivity, and can be used as a conductive and heat conducting additive material and a negative electrode material of a lithium battery.
【技术实现步骤摘要】
一种制备石墨烯的物理方法
本专利技术属于石墨烯制备领域,具体涉及一种制备石墨烯的物理方法。
技术介绍
自从英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(AndreK.Geim)等在2004年制备出石墨烯材料,由于其独特的结构和光电性质受到了人们广泛的重视。石墨烯被喻为材料科学与凝聚态物理领域正在升起的“新星”,它所具有的许多新颖而独特的性质与潜在的应用正吸引了诸多科技工作者。石墨烯具有大的比表面积,优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数。目前石墨烯的制备方法主要包括:(1)微机械剥离法,即直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剥离下来,比如中国专利申请CN101817516A公开了机械剥离制备石墨烯或氧化石墨烯的方法,利用固体颗粒和液体工作介质(或气体工作介质)采用机械剥离碳素材料后分离,获得石墨烯或氧化石墨烯,所述碳素材料为石墨粉、膨胀石墨、可膨胀石墨或氧化石墨粉;这种方法简便,但只能产生数量极为有限的石墨烯片。(2)超高真空石墨烯外延生长法,即在超高真空和高温环境下从碳化硅或金属等表面外延生长石墨烯,比如中国专利申请CN101798706A公开了一种新型半导体薄膜材料石墨烯在碳化硅(SiC)基底上外延生长,这种石墨烯在电子束轰击下,强制形核并可控生长,石墨烯的层数可以控制在6层以下,生成区域的平均直径可达厘米量级;这种方法的成本高且小圆片的结构限制了其应用。(3)氧化-还原法,整个过程涉及到将石墨氧化成氧化石墨,氧化石墨剥离产生石墨烯氧化物,再通过化学或热还原为石墨烯,比如中国专利申请CN103342904A公开了一种钛酸酯偶联剂修饰法制备水溶性石墨烯的方法,通过氧化法得 ...
【技术保护点】
一种制备石墨烯的物理方法,其特征在于包括如下步骤:(A)粉体:将高纯度天然石墨或者高石墨化的煤基石墨粉碎成石墨粉体,或者直接采用石墨粉体;(B)锂离子导入:将所述石墨粉体作为负极,放入含有锂盐溶液和正极的内部绝缘容器中,进行通电处理,使锂离子在电场及浓度差的作用下跃迁进入石墨间层,然后在断电或不断电的情况下取出所述石墨粉体,得到负载锂离子的石墨粉体;(C)微波砂磨:所述负载锂离子的石墨粉体与水混合打浆成浆料后,进行砂磨同时进行微波处理;(D)喷雾干燥:砂磨后的石墨烯浆料进行喷雾干燥,得到团聚颗粒度为50~200μm的石墨烯颗粒;(E)锂离子导出:将喷雾干燥后的石墨烯颗粒重新放回经过步骤(B)锂离子导入处理后的溶液中,进行浸泡处理,使大部分留在石墨层间的锂离子回到溶液,处理后取出,干燥,即得。
【技术特征摘要】
1.一种制备石墨烯的物理方法,其特征在于包括如下步骤:(A)粉体:将高纯度天然石墨或者高石墨化的煤基石墨粉碎成石墨粉体,或者直接采用石墨粉体;(B)锂离子导入:将所述石墨粉体作为负极,放入含有锂盐溶液和正极的内部绝缘容器中,进行通电处理,使锂离子在电场及浓度差的作用下跃迁进入石墨间层,然后在断电或不断电的情况下取出所述石墨粉体,得到负载锂离子的石墨粉体;(C)微波砂磨:所述负载锂离子的石墨粉体与水混合打浆成浆料后,进行砂磨同时进行微波处理;(D)喷雾干燥:砂磨后的石墨烯浆料进行喷雾干燥,得到团聚颗粒度为50~200μm的石墨烯颗粒;(E)锂离子导出:将喷雾干燥后的石墨烯颗粒重新放回经过步骤(B)锂离子导入处理后的溶液中,进行浸泡处理,使大部分留在石墨层间的锂离子回到溶液,处理后取出,干燥,即得。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于在步骤(A)中,所述石墨粉体的平均粒径为10~30μm;所述粉碎采用气流粉碎机进行;所述高纯度天然石墨或高石墨化的煤基石墨中碳含量为99%以上。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于在步骤(B)中,所述通电处理采用直流电,其电压为4~36V,并保持电流在500mA~1A,通电处理时间为1~...
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