一种制备石墨烯的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备石墨烯的方法，包括如下步骤:a、采用酸素石墨为原料，对原料进行高温处理和原位还原处理，制备氧化石墨烯，不进行原位还原处理；b、加入分散剂和非化学键修饰剂；c、通过机械剥离，在分离桶中对石墨烯分离得到石墨烯或氧化石墨烯；d、使用提纯设备将分离时粘附在分离桶中的石墨烯进行进一步的分离，提取；它具有明显的理论和工艺创新性；原料便宜且易于大量获取；制备方法的工艺绿色无污染；制备工艺设备相对简单、易操作；为了提高石墨烯的纯度以及提高石墨烯的收集效率设置了提纯设备；所述提纯设备包括电机、压力装置、夹紧装置、喷气装置；夹紧装置和喷气装置提高石墨烯收集可以提高石墨烯的纯度。石墨烯收集可以提高石墨烯的纯度。石墨烯收集可以提高石墨烯的纯度。

【技术实现步骤摘要】
一种制备石墨烯的方法


[0001]本专利技术属于碳纳米材料制备
，尤其是涉及一种制备石墨烯的方法。

技术介绍

[0002]石墨烯是单独存在的具有二维有序结构的单层石墨片，氧化石墨烯是石墨烯的氧化物。石墨烯的理论研究已有60多年的历史，但一直以来被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈
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海姆和康斯坦丁
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诺沃肖洛夫成功地在实验中从石墨中分离出这种具有单层碳二维结构的石墨烯，证实了它可以单独存在。
[0003]石墨烯和氧化石墨烯具有优异的力学、热学、电学性能和光学性质，如：石墨烯的强度可达130GPa，是目前所知强度最高的材料；热导率可达5000W
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m-1
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k-1，是金刚石的3倍；石墨烯载流子迁移率高达15000cm2
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V-1
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S-1，是商用硅片的10倍以上。石墨烯还具有巨大的比表面积、室温量子霍尔效应和良好的铁磁性，是目前已知的在常温下导电性能最好的材料。由于石墨烯和氧化石墨烯具有上述优异的性能，使其有望在微电子、能源、信息、材料和生物医药等领域获得重要应用。目前制约石墨烯材料研究和应用的主要因素为：石墨烯难以规模化制备和制备过程中质量和产率难以控制。
[0004]石墨烯在生产完成时会在分离、提取过程有少量石墨烯粘附在生产的部件上，导致下一步的分离、提取操作时粘附的石墨烯与需要提取的石墨烯混合，影响得到的石墨烯的纯度，现有的技术在对这一问题处理时采用粘附性比较低的生产部件，减少粘附的程度，之后再用搅拌件去刮内壁，将少量的粘附石墨烯刮下，但是搅拌件有可能会伤害到生产部件，并且这种方式由于搅拌件位置布局的局限性不能完全清理掉粘附的石墨烯。
[0005]本专利技术为了克服现有技术的不足，制备方法所用原料便宜，制备工艺设备相对简单、易操作，生产完成后石墨烯收集率高，石墨烯纯度更高。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种制备石墨烯的方法，包括以下步骤：a、采用酸素石墨为原料，对原料进行高温处理和原位还原处理，制备氧化石墨烯，不进行原位还原处理；
[0007]b、加入分散剂和非化学键修饰剂；c、通过机械剥离，在分离桶中对石墨烯分离得到石墨烯或氧化石墨烯；d、使用提纯设备将分离时粘附在分离桶中的石墨烯进行进一步的分离，提取；
[0008]所述分离桶包括外桶、内胆、设于内胆和外桶之间的震动元件；所述提纯设备包括电机、设于电机下方的压力装置、设于压力装置下方的夹紧装置、设于压力装置中的喷气装置；所述分离桶设于提纯设备的下方；所述夹紧装置包括动力组件、储气罐、夹紧组件、夹紧块、控制组件、随动组件、控压组件；所述夹紧块上设有多个凹槽；当需要对分离桶中粘附的石墨烯进行分离脱落时，压力装置带动夹紧装置夹紧分离桶内胆的内壁，之后电机带动压力装置旋转通过夹紧装置带动分离桶内胆旋转，喷气装置对内壁喷气；夹紧装置在夹紧内胆的内壁时是压力组件带动动力组件，动力组件通过储气罐带动控制组件，控制组件通过
随动组件带动控压组件，动力组件带动夹紧组件，夹紧组件使夹紧块抵在内胆的内壁上；夹紧块抵在内胆的内壁上可以通过T型槽对内壁夹紧夹紧，控压组件可以使储气罐在需要喷气时保证内部气压不会泄露，需要吸气时使内部吸气，可以增加风力，使储气罐在夹紧块抵在内壁之前将空气吹在内壁上，清理残渣，提高夹紧的效果，不会再旋转时脱离，内胆旋转可以使粘附的石墨烯在惯性的作用下受到离心力，有利于石墨烯脱落分离，喷气装置对内壁进行喷气，加速石墨烯的脱离，增加石墨烯收集率，可以使接下来的生产提供好的环境，不会有带制做的石墨烯会与上一步制作残余的石墨烯相混合，久而久之影响石墨烯的纯净度，提高了石墨烯生产的纯度。
[0009]进一步的，所述气缸下方设有固接于该气缸的第一板件、固接于该第一板件的第一杆件；所述压力装置包括气缸、固接于该气缸的第二板件、固接于该第二板件的第二杆件、固接于该第二杆件的第一转动件、固接于所述第一杆件的第三板件、设于该第三板件上方的连杆组件；所述连杆组件包括固接于所述第一转动件的第四板件、固接于该第四板件一体成型的第一支撑件、转动连接于该第一支撑件的第一转轴、固接于该第一转轴的第一连杆、固接于该第一连杆的第二转轴、转动连接于该第二转轴的第二支撑件、固接于该第二支撑件的第一滑动件、固接于第三板件和第四板件的第一弹簧；所述第三板件内设有第一滑槽、第一滑槽的两侧设有第二滑槽；所述第一滑动件滑动连接于所述第二滑槽；所述第二支撑件滑动连接于所述第一滑槽；气缸推动第二板件，第二板件通过第一弹簧带动第三板件，第三板件抵在内胆上之后第一弹簧被压缩，第二板件继续运动带动连杆组件，连杆组件的第二支撑件在第一滑槽中滑动；气缸带动第二板件，第二板件带动第二杆件，第二杆件带动第一旋转件，第一旋转件带动第四板件，第四板件向下通过弹簧带动第三板件，第三板件抵在内胆上之后第三板件静止，第四板件继续向下，第一弹簧被压缩，第四板件带动第一支撑件，第一支撑件带动第一转轴，第一转轴向下压第一连杆，第一连杆受力带动第二转轴，第二转轴带动第二支撑件，第二支撑件在第一滑槽中向第三板件的离心方向滑动，第一滑动件在第二滑槽中滑动，之后第二支撑件带动夹紧装置将内胆夹紧，电机带动第一板件转动，第一板件通过第一杆件带动第三板件转动，第三板件转动通过连杆组件带动第四板件转动，第四板件转动通过第一转动件使第一转动件上方的气缸和第二板件不会转动；第一滑动件在第一滑槽中滑动，可以将第一支撑件在第一滑槽中滑动的竖直位置加以固定，可以更好的带动夹紧装置，不会发生晃动。
[0010]进一步的，所述外桶内设有第一腔体、第一腔体内壁设有多个第三滑槽、设于第一腔体底部的第二转动件；所述内胆设在第一腔体内、内胆固接于所述第二转动件、设在内胆外壁一体成型的多个第一曲面板；所述第一曲面板生设有多个凹面、多个凸面；所述震动元件包括话哦的那个连接于所述第三滑槽的第二曲面板、设于该第二曲面板的圆弧面、固接于该第二曲面板的第二弹簧；所述第二弹簧还固接于所述第三滑槽的底端；内胆转动时，外桶固定不动，外桶上的第二曲面板与第一曲面板接触并相互撞击，内胆在撞击中产生震动。；在内胆转动时，第一曲面板转动会与第二曲面板接触，当第一曲面板的凸面转动时会使第二曲面板向后运动，压缩第二弹簧，当第二曲面板到达第一曲面板的凹面时，第一曲面板在第二弹簧的作用下使第一曲面板撞击在第一曲面板上，撞击会产生震动；第一曲面板震动会使内胆震动，震动的幅度不大，但是震动可以使内胆上粘附的石墨烯受到不间断的很多振幅力，使石墨烯会逐渐的脱离内胆不再粘附在上面，同时内胆还处于旋转的状态，可
以使内胆中的石墨烯受到离心力，两者结合可以更有利于石墨烯脱离内胆，不再粘附在上面，这种方式不会对内胆的内壁造成破坏，可以保持石墨烯可以一直被更好的清理收集，不会由于对内壁造成破坏导致石墨烯难以与内壁分离，而且该方式操作简单，内胆旋转几秒就可以完成石墨烯的脱离，在保证石墨烯的质量的同时大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备石墨烯的方法，其特征在于：包括以下步骤：a、采用酸素石墨为原料，对原料进行高温处理和原位还原处理，制备氧化石墨烯，不进行原位还原处理；b、加入分散剂和非化学键修饰剂；c、通过机械剥离，在分离桶(3)中对石墨烯分离得到石墨烯或氧化石墨烯。d、使用提纯设备将分离时粘附在分离桶中的石墨烯进行进一步的分离，提取。所述分离桶(3)包括外桶(31)、内胆(35)、设于内胆和外桶之间的震动元件；所述提纯设备包括电机(1)、设于电机(1)下方的压力装置(2)、设于压力装置(2)下方的夹紧装置(4)、设于压力装置(2)中的喷气装置(5)；所述分离桶(3)设于提纯设备的下方；所述夹紧装置(4)包括动力组件(41)、储气罐(42)、夹紧组件(43)、夹紧块(44)、控制组件(45)、随动组件(46)、控压组件(47)；所述夹紧块(44)上设有多个凹槽(441)；当需要对分离桶中粘附的石墨烯进行分离脱落时，压力装置带动夹紧装置夹紧分离桶内胆的内壁，之后电机带动压力装置旋转通过夹紧装置带动分离桶内胆旋转，喷气装置对内壁喷气。2.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯的方法，其特征在于：所述气缸(1)下方设有固接于该气缸的第一板件(11)、固接于该第一板件的第一杆件(12)；所述压力装置(2)包括气缸(21)、固接于该气缸的第二板件(211)、固接于该第二板件的第二杆件(212)、固接于该第二杆件的第一转动件(213)、固接于所述第一杆件的第三板件(23)、设于该第三板件上方的连杆组件(22)；所述连杆组件(22)包括固接于所述第一转动件的第四板件(221)、固接于该第四板件一体成型的第一支撑件(222)、转动连接于该第一支撑件的第一转轴(223)、固接于该第一转轴的第一连杆(224)、固接于该第一连杆的第二转轴(225)、转动连接于该第二转轴的第二支撑件(226)、固接于该第二支撑件的第一滑动件(2261)、固接于第三板件和第四板件的第一弹簧(227)；所述第三板件内设有第一滑槽(231)、第一滑槽的两侧设有第二滑槽(232)；所述第一滑动件滑动连接于所述第二滑槽；所述第二支撑件滑动连接于所述第一滑槽；气缸推动第二板件，第二板件通过第一弹簧带动第三板件，第三板件抵在内胆上之后第一弹簧被压缩，第二板件继续运动带动连杆组件，连杆组件的第二支撑件在第一滑槽中滑动。3.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯的方法，其特征在于：所述外桶(31)内设有第一腔体(32)、第一腔体内壁设有多个第三滑槽(33)、设于第一腔体底部的第二转动件(34)；所述内胆(35)设在第一腔体内、内胆固接于所述第二转动件、设在内胆外壁一体成型的多个第一曲面板(36)；所述第一曲面板生设有多个凹面(362)、多个凸面(361)；所述震动元件(37)包括话哦的那个连接于所述第三滑槽的第二曲面板(371)、设于该第二曲面板的圆弧面(372)、固接于该第二曲面板的第二弹簧(373)；所述第二弹簧还固接于所述第三滑槽的底端；内胆转动时，外桶固定不动，外桶上的第二曲面板与第一曲面板接触并相互撞击，内胆在撞击中产生震动。4.一种用于制备权力要求1中所述的石墨烯的方法，其特征在于：步骤a中高温处理温度为200-1200℃；步骤a中原位还原处理温度为200-1200℃；所述分散剂的加入量为质量比0.05％-20.00％；所述非化学键修饰剂的加入量为质量比0.05％-20.00％；所述分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙基己基磷酸钠、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、草酸钠、甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种
或几种；所述非化学键修饰剂为十二烷基苯磺酸钠、吡啶、四羧酸二萘嵌苯、四羧酸二酐二萘、嵌苯、磺化聚苯胺、聚3-己基噻吩中的一种或几种。5.根据权力要求4所述的步骤，其特征在于：所述步骤a的高温处理环境为空气、真空、氮气或惰性气体；所述步骤a中还原处理的还原介质为氮氢混合气氛。6.根据权利要求1所述的一种制备石墨烯的方法，其特征在于：所述动力组件(41)包括固接于所述第二支撑件(226)的第五板件(411)、滑动...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯爱玲，
申请(专利权)人：斯爱玲，
类型：发明
国别省市：