一種大片石墨烯的剝離式生產(chǎn)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及石墨烯生產(chǎn)技術領域，具體涉及一種大片石墨烯的物理剝離式生產(chǎn)方法。
【背景技術】
[0002]石墨烯是一種具有良好柔性、電性能的二維材料。需要補充的是，嚴格意義上說，石墨烯是一種單層的片狀；不過由于單層石墨烯的制備難度，一般也把具有相近性能的寡層石墨烯也歸類于石墨烯的范疇內(nèi)。
[0003]目前，石墨烯制備的方法主要有:化學生長法和物理剝離法。相比于效率低、不適合于工業(yè)化批量生產(chǎn)的化學生長法，物理剝離法主要是采用低廉的石墨為原料，通過對石墨晶體施加機械力使石墨層間發(fā)生剝離，打破石墨層間的范德華力，形成單片石墨烯或寡層石墨烯，這種物理剝離方法更具有工業(yè)化前景和適合規(guī)模化生產(chǎn)。
[0004]在石墨烯剝離方法中，需要加入一些助劑以增加石墨的層間間距或是所謂的插層，從而使石墨更好地剝離。如采用硝酸、高錳酸鉀、三氧化鉻或過氧化氫作為氧化劑，濃硫酸作為插層劑，在石墨層間或邊緣引入羥基、環(huán)氧基團和羧基等含氧基團，增大了石墨層間距，利于后續(xù)石墨層間剝離。但是這種化學物質插層工藝耗酸量大，生產(chǎn)過程中有S0x、N0x等有害氣體或重金屬離子的污染，產(chǎn)品中有硫殘留，最終得到的石墨烯易產(chǎn)生缺陷，并且在應用中對設備有腐蝕，降低了設備的使用壽命，增加了生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的缺陷，提供一種大片石墨烯的剝離式生產(chǎn)方法，該方法可以有效地剝離石墨，且對石墨烯的結構破壞小。
[0006]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術方案是:一種大片石墨烯的剝離式生產(chǎn)方法，該方法包括以下步驟:
51.將純度在98%以上，粒徑為30~500μ m石墨鱗片和剝離液按照1:2?5的重量比注入帶有攪拌器的釜體內(nèi)，啟動釜體的電機進行攪拌，使物料混合均勻，其中剝離液的組成為:
水100份、
醇類溶劑30?100份、
聚丙烯酸酯或聚丙烯酸酯衍生物50?80份、
片狀金屬粉I?30份、
水溶性鹽0.5?5份；
其中，各組份以其重量份數(shù)計；
52.加熱釜體，保持釜體內(nèi)溫度為50°C ~80°C，壓力為I?3atm，攪拌軸轉速為1000-2000 rpm/min，反應時間 3~6h ；
53.停止反應后通過出料口將上層懸浮液排出至儲料罐內(nèi)，靜置24h以上得到初產(chǎn)品;
54.將步驟S3得到的儲料罐內(nèi)的石墨稀懸浮液輸送至離心機內(nèi)，離心機轉速為1000?6000 rpm/min,離心時間1min?2h，取上層清液，在真空過濾裝置中真空過濾得到濾餅；
55.將步驟S4得到的濾餅以適量的蒸餾水洗滌，濾餅在冷凍干燥裝置內(nèi)冷凍干燥3h以上，即得到石墨烯產(chǎn)品。
[0007]優(yōu)選的技術方案是，在步驟SI中，所述醇類溶劑為乙醇、正丙醇、正丁醇、丙二醇和松油醇中的一種或多種。
[0008]優(yōu)選的技術方案是，在步驟SI中，所述聚丙烯酸酯或聚丙烯酸酯衍生物的數(shù)均分子量大于100000。
[0009]優(yōu)選的技術方案是，在步驟SI中，所述水溶性鹽為氟化鋰、氟化鈉、氯化鈉、氯化鋰中的一種。
[0010]優(yōu)選的技術方案是，在步驟SI中，所述片狀金屬粉為鋅粉、鎳粉、銀粉中的一種或多種。
[0011]進一步優(yōu)選的技術方案是，在步驟SI中，所述片狀金屬粉的尺寸為3?10微米。
[0012]現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明石墨烯剝離式生產(chǎn)方法通過采用特殊的剝離液用于石墨烯的剝離，該剝離液中添加具有膠水粘性的聚丙烯酸酯或聚丙烯酸酯衍生物，使用該剝離液配合研磨或攪拌，可降低對研磨或攪拌速度的要求，無需對石墨片層超高速剪切即可實現(xiàn)對石墨烯的剝離；配合片狀金屬粉，可以對石墨產(chǎn)生沿片層方向上的剝離力；另外，體系中添加的水溶性鹽可以提高體系的導電性，避免剝離的石墨烯因為靜電重新疊合在一起，保持剝離后的分散狀態(tài)。該剝離式生產(chǎn)方法剝離石墨烯的同時，不腐蝕設備，不損傷石墨烯結構，因此可以得到大片石墨烯。
【具體實施方式】
[0013]下面結合實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0014]實施例1
本發(fā)明是一種大片石墨烯的剝離式生產(chǎn)方法，該方法包括以下步驟:
S1.將純度在98%以上，粒徑為30~500 μ m石墨鱗片和剝離液注入帶有攪拌器的釜體內(nèi)，啟動釜體的電機進行攪拌，使物料混合均勻，其中剝離液的組成為:水100份、乙醇60重量份數(shù)、聚丙烯酸酯50重量份數(shù)、片狀鋅粉I重量份數(shù)、氟化鋰0.5重量份數(shù)。其中，聚丙烯酸酯的數(shù)均分子量大于100000 ;片狀鋅粉的尺寸為3?10微米。石墨鱗片和剝離液的重量比為1:4。
[0015]S2.加熱釜體，保持釜體內(nèi)溫度為80°C，壓力為latm，攪拌軸轉速為2000 rpm/min，反應時間3h。
[0016]S3.停止反應后通過出料口將上層懸浮液排出至儲料罐內(nèi)，靜置24h以上得到初
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[0017]S4.將步驟S3得到的儲料罐內(nèi)的石墨烯懸浮液輸送至離心機內(nèi)，離心機轉速為1000rpm/min,離心時間2h，取上層清液，在真空過濾裝置中真空過濾得到濾餅。
[0018]S5.將步驟S4得到的濾餅以適量的蒸餾水洗滌，濾餅在冷凍干燥裝置內(nèi)冷凍干燥3h以上，即得到石墨稀產(chǎn)品。
[0019]實施例2
本發(fā)明是一種大片石墨烯的剝離式生產(chǎn)方法，該方法包括以下步驟:
S1.將純度在98%以上，粒徑為30~500 μ m石墨鱗片和剝離液注入帶有攪拌器的釜體內(nèi)，啟動釜體的電機進行攪拌，使物料混合均勻，其中剝離液的組成為:水100份、乙醇15重量份數(shù)、正丙醇15重量份數(shù)、聚氨酯改性丙烯酸酯80重量份數(shù)、片狀鎳粉30重量份數(shù)、氟化鈉2重量份數(shù)。其中，聚氨酯改性丙烯酸酯的數(shù)均分子量大于100000 ;片狀鎳粉的尺寸為3?10微米。石墨鱗片和剝離液的重量比為1:3。
[0020]S2.加熱釜體，保持釜體內(nèi)溫度為50°C，壓力為3atm，攪拌軸轉速為1000 rpm/mi