一种干粉态下利用交变电场连续剥离制备石墨烯的方法技术

本发明专利技术提出一种干粉态下利用交变电场连续剥离制备石墨烯的方法，首先将石墨粉预先与表面活性剂分散，通过在一对平行长条金属板之间施加一交变电场，通过高压气流将预分散石墨粉以烟雾状快速通过两平行长条金属板区域，在横向高压气体冲击波以及两金属极板之间形成的纵向交变电场，相互交互振动作用下，石墨粉被快速震荡剥离为石墨烯，实现了干粉态下连续剥离制备高质量石墨烯。该方法没有引入剥离剂，剥离的石墨表面清洁，而且高速气流剥离过程，没有破坏石墨烯的表面结构，并且剥离效率高，保留了石墨烯的物理性能，使产品应用范围更广，操作简单快速，成本较低，制备效率高，利于大规模工业化制备石墨烯。

Method for preparing graphene by continuous stripping of alternating electric field in dry powder state

The invention provides a dry state method of alternating electric field continuous strip preparation of graphene by Shi Mofen, first of all will advance with the surface active agent, by applying a alternating electric field between a pair of parallel strip metal plate by high pressure air pre dispersed graphite powder quickly through two parallel long metal plate area to smoke. The longitudinal alternating electric field is formed between the horizontal high-pressure gas shock wave and two metal plates, interaction under vibration, graphite powder is fast shock stripping of graphene, the dry state continuous strip preparation high quality graphene. This method does not introduce stripping agent, the graphite surface clean off, and high speed air stripping process, no damage surface structure of graphene, and high stripping efficiency and retains the physical properties of graphene make products, wider application range, simple and fast operation, low cost, high preparation efficiency, conducive to large-scale industrial production preparation of graphene.

【技术实现步骤摘要】
一种干粉态下利用交变电场连续剥离制备石墨烯的方法
本专利技术涉及石墨烯材料制备领域，具体涉及一种干粉态下利用交变电场连续剥离制备石墨烯的方法。
技术介绍
碳元素广泛存在于自然界中，其独特的物性和多样的形态随着人类文明的进步而逐渐被发现。碳元素有多种同素异形体，最为人们所熟知的就是sp2杂化的石墨和sp3杂化的金刚石。1985年富勒烯(Fullerene)的发现和1991年碳纳米管的发现，扩大了碳的同素异形体的范畴。2004年另一种具有理想二维结构和奇特电学性质的碳的同素异形体——石墨烯被成功制备，引发了新一波碳质材料研究热潮。石墨烯是由一层碳原子组成的二维碳纳米材料，是目前已知最薄的二维材料，其厚度仅为0.335nm，它由六边形的晶格组成，可以看作是一层被剥离的石墨片层。石墨烯具有优异的结构刚性和良好的导电性，这些优异的特性使石墨烯拥有十分广阔的发展前景。石墨烯的制备方法主要包括化学气相沉积法、氧化插层再还原法、液相剥离法、机械剥离法。其中化学气相沉积法可以获得高质量的石墨烯，然而产率低，对衬底要求高，转移存在极大的困难；氧化插层再还原法可以实现批量生产石墨烯，但是由于氧化过程中石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干粉态下利用交变电场连续剥离制备石墨烯的方法，其特征在于，采用石墨粉作为原料，包括以下步骤：清洗石墨粉，除去杂质后，氩气保护烘干备用；将石墨粉材料和表面活性剂混合放入连续螺杆挤出机，设置连续螺杆反应挤出机温度至60～350℃，挤出压力20～50 MPa，将表面活性剂与石墨粉材料均匀混合减径，得到表面改性石墨细粉；以脉冲冲击波的方式，将所述表面改性石墨细粉用高压气流分散，进入一对平行长条金属板构成的交变电场中，所述表面改性石墨细粉在气流和交变电场的协同振动作用下，完成剥离获得石墨烯粉体材料；其中，所述石墨粉原料为鳞片石墨、膨胀石墨、高取向石墨、热裂解石墨、氧化石墨中的至少一种，所述石墨粉原料...

【技术特征摘要】
1.一种干粉态下利用交变电场连续剥离制备石墨烯的方法，其特征在于，采用石墨粉作为原料，包括以下步骤：清洗石墨粉，除去杂质后，氩气保护烘干备用；将石墨粉材料和表面活性剂混合放入连续螺杆挤出机，设置连续螺杆反应挤出机温度至60～350℃，挤出压力20～50MPa，将表面活性剂与石墨粉材料均匀混合减径，得到表面改性石墨细粉；以脉冲冲击波的方式，将所述表面改性石墨细粉用高压气流分散，进入一对平行长条金属板构成的交变电场中，所述表面改性石墨细粉在气流和交变电场的协同振动作用下，完成剥离获得石墨烯粉体材料；其中，所述石墨粉原料为鳞片石墨、膨胀石墨、高取向石墨、热裂解石墨、氧化石墨中的至少一种，所述石墨粉原料粒径小于等于10μm；所述表面活性剂为四甲基碳酸氢铵、四乙基碳酸氢铵、四丁基碳酸氢铵、十二烷基四甲基碳酸胍、十六烷基四甲基碳酸胍、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠以及聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种，所述石墨粉与表面活性剂的质量比为1:0.01-0.1。2.根据权利要求1所述的一种干粉态下利用交变电场连续剥离制备石墨烯的方法，其特征在于，所述清洗石墨粉包括以下步骤：首先在HF溶液中超声0.5-1分钟，去除石墨粉表面杂质，最后用去离子水冲洗，去除HF残留液，在80-90℃的氩气保护下烘干石墨粉；所述HF溶液浓度为3.5-5%。3.根据权利要求2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，王镭迪，曾军堂，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51