大量合成石墨烯和衍生物的系统和方法技术方案

本发明专利技术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。得到石墨烯纳米片。得到石墨烯纳米片。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】大量合成石墨烯和衍生物的系统和方法
[0001]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的内容全文包含本专利技术内以作为参考。


[0002]本专利技术的实施例大致上涉及石墨烯纳米技术的领域。具体来说，本专利技术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，本专利技术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。

技术介绍

[0003]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。
[0004]具有诸如
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COOH、
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CHO、
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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。
[0005]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。
[0006]借由阅读以下说明书可以了解，本专利技术已解决上述缺点、短处和问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术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。
[0008]本专利技术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。
[0009]本专利技术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。
[0010]本专利技术的实施例的另一目的是提供一种借由范围在500rpm
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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。
[0011]本专利技术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。
[0012]本专利技术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。
[0013]本专利技术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。
[0014]本专利技术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
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甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)。
[0015]本专利技术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。
[0016]本专利技术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。
[0017]本专利技术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。
[0018]本专利技术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。
[0019]本专利技术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。
[0020]根据结合附图的以下详细描述，本专利技术实施例的这些和其他目的和优点将变得显而易见。
[0021]本专利技术实施例的摘要
[0022]以下细节呈现了本专利技术实施例的简化摘要，以提供对本文实施例的几个方面的基本理解。此概述不是本专利技术实施例的广泛概述。其无意于确定本专利技术实施例的关键/重要组件或描述本专利技术实施例的范畴。其唯一目的是以简化的形式呈现本专利技术实施例的概念，作为其后呈现更详细的叙述的序言。
[0023]根据结合附图的以下描述，本专利技术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。在不脱离本专利技术的精神的情况下，可以在本专利技术的实施例的范畴内进行各种改变和修改，并且本专利技术的实施例包含所有这种修改。
[0024]根据本专利技术实施例，本专利技术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
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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。
[0025]根据本专利技术一实施例，本专利技术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。
[0026]根据本专利技术的一实施例，多个刀片是金属刀片。根据本专利技术的一实施例，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。
[0027]根据本专利技术的一实施例，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，并且其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】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
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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...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿克夏，
申请(专利权)人：对数九物质科学私人有限公司，
类型：发明
国别省市：