專利名稱：一種基于芳香醇通過溶劑熱制備石墨烯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機材料化學領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯制備的方法。
背景技術(shù)：
自2004年被發(fā)現(xiàn)以來,石墨烯(Graphene)由于其獨特的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。通過還原氧化石墨烯(GO)制備石墨烯已成為低成本、大批量制備石墨烯的一個重要途徑，對促進石墨烯的工業(yè)化應(yīng)用具有重大意義。其關(guān)鍵是采用什么還原方法有效地去除GO表面的含氧官能團，獲得具有高導電性的石墨烯。GO的還原方法主要有兩類化學還原法和熱還原法?；瘜W還原是一般是通過添加強還原劑(如肼、二甲肼、硼氫化鈉)在較低溫度下(< 100°C )進行長時間(> 18h)的還原反應(yīng)把氧化石墨還原成石墨烯，存在著反應(yīng)時間長、高毒性、后續(xù)工藝長(因為要去除由于引入還原劑而新增的副產(chǎn)物)、還原效果仍不 理想等缺陷。例如文獻 Daniel R. Dreyer, et al. Reduction of graphite oxide usingalcohols. J. Mater. Chem，2011，21,3443-7.中報導了用高活性醇(如苯甲醇，芳香醇的一種)作為還原劑，在100°C下反應(yīng)了 5天來還原氧化石墨制備石墨烯。該文獻的思路是利用醇羥基去還原G0，由于醇羥基的還原性不強，還原反應(yīng)的速率低，為了徹底還原，必須長時間反應(yīng)(5天)。熱還原法大致分為高溫熱解法和溶劑熱法。高溫熱解法是在1000°C以上，惰性或還原氣氛中進行熱還原，還原成本和設(shè)備要求高，因此限制了該方法的廣泛應(yīng)用。溶劑熱法是先用溶劑把GO做成分散液的形式，然后對GO分散液在一定溫度和壓力下進行加熱，在熱的作用下使GO還原。溶劑熱法主要面臨的問題是很難找到一種無毒、高沸點、廉價且對石墨烯分散良好的溶劑，例如中國專利CN200910093581. 7選用有機胺作為溶劑來還原G0，有機胺價格貴且胺類溶劑毒性高；CN200910050318.X選用二甲亞砜作為溶劑通過加熱來還原石墨烯，通過我們的研究發(fā)現(xiàn)二甲亞砜，在較低溫度下(< 200)對氧化石墨的還原程度并不高，而在高溫下又會分解出有毒且惡臭的含硫化合物(如二氧化硫)；CN201010547818. 7雖然選用常規(guī)溶劑，但是必須在溶劑的超臨界溫度以上反應(yīng)，這樣勢必會對設(shè)備要求苛刻且高溫會消耗大量能源，從而限制其實際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種產(chǎn)量大、耗時短和溶劑無毒且可回收再使用的制備石墨烯的方法，去克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。本發(fā)明的目的可以通過以下方法實現(xiàn)一種制備石墨烯的方法，包含如下步驟把氧化石墨(GO)分散在芳香醇類溶劑中，得到氧化石墨烯的分散液，將該氧化石墨烯的分散液通過溶劑熱反應(yīng)后，冷卻得到石墨烯的芳香醇類分散液，分離該石墨烯的芳香醇類分散液即得到石墨烯；
其中，溶劑熱反應(yīng)的時間0. I小時-5小時，溫度為120_350°C，壓力為0. I-IOMPa0本發(fā)明方法中對于芳香醇類溶劑沒有特別限定，考慮到溶劑的性價比和市場上的易獲得性，優(yōu)選為苯甲醇、I-苯乙醇、2-苯乙醇、4-甲基芐醇、I-苯丙醇、3-苯丙醇、2-甲基-I-苯基-2-丙醇、2-苯基-2-丙醇、苯基乙二醇、二苯基甲醇、3-苯氧芐醇、I-萘甲醇、或9-蒽醇中的一種或幾種?？紤]到成本因素和環(huán)保無毒性，特別優(yōu)選苯甲醇、I-苯乙醇、或2-苯乙醇中的一種或幾種。最優(yōu)選為苯甲醇。之所以選擇芳香醇類作為我們的溶劑是出于以下考慮一是在高溫高壓溶劑熱作用下，芳香醇類的還原活性要比普通溶劑(如水，乙醇，乙二醇，二甲亞砜，N-甲基吡咯烷酮等)高，在相同條件下通過芳香醇還原GO得到的石墨烯的電導率比用普通溶劑得到的電導率高出1-7個數(shù)量級；二是芳香醇類溶劑有著高沸點和低毒性的特性，用它們作為熱的載體對氧化石墨進行熱還原比較安全環(huán)保；三是由于主要是在熱的作用下使GO還原成石墨烯，所以絕大部分芳香醇類溶劑在溶劑熱反應(yīng)中沒有參與氧化還原反應(yīng)，其物理化學性 質(zhì)沒有發(fā)生改變，因此通過簡單的回收和提純處理又可循環(huán)再作為溶解和還原GO的溶劑使用，這樣在很大程度上節(jié)約了原料成本；四是芳香醇能較好地分散GO和石墨烯，芳香醇的醇羥基與GO有很強的親和性，芳香醇內(nèi)的苯環(huán)與石墨烯的大健可以產(chǎn)生JI-Ji共軛，這樣會很好地提高石墨烯在芳香醇類溶劑中的分散穩(wěn)定性，能增加分散液中石墨烯的固含量和避免得到的石墨烯團聚，這些是工業(yè)化大量生產(chǎn)的前提條件。本發(fā)明方法中對于原料氧化石墨烯(GO)的濃度沒有特別限定，但是考慮到濃度過低可能會使產(chǎn)量過低，濃度過高可能會使得到的石墨烯聚集，所以氧化石墨烯(GO)分散液的濃度優(yōu)選為0. 01-500mg/ml，進一步優(yōu)選濃度為0. l-100mg/ml。本發(fā)明方法中，在進行溶劑熱反應(yīng)時，溫度過低會使反應(yīng)速率降低，要想獲得符合要求的產(chǎn)品，必須大量延長反應(yīng)時間，從而使生產(chǎn)效率嚴重降低；溫度過高會使溶劑在高溫下分解產(chǎn)生副產(chǎn)物，影響產(chǎn)物純度，降低產(chǎn)物的導電率，過高的溫度還會消耗大量能量，并對設(shè)備要求更苛刻。所以本發(fā)明中溶劑熱反應(yīng)的溫度為120-350°C，為了加快反應(yīng)速率和縮短生產(chǎn)周期，并且避免高溫溶劑降解，故進一步優(yōu)選溫度為150-300°C。本發(fā)明方法中，在進行溶劑熱反應(yīng)時，根據(jù)我們的研究得知，GO的還原在升溫過程就已經(jīng)開始，當溫度升到設(shè)定的熱反應(yīng)溫度后，隨著時間的延長還原程度逐漸加深，表現(xiàn)為電導率快速提高，但并不會隨著溶劑熱反應(yīng)時間的延長而一直上升，到一定時間(1-2小時)后，電導率就會在一個水平狀態(tài)，進一步延長時間(5小時)電導率就會下降，而且繼續(xù)延長反應(yīng)時間除了會增加能耗和降低生產(chǎn)效率外，還會增加產(chǎn)品中雜質(zhì)的含量。故對溶劑熱反應(yīng)的時間限定為0. I小時-5小時，優(yōu)選0. I小時-2小時，特別優(yōu)選0. I小時-I小時。本發(fā)明方法中，在進行溶劑熱反應(yīng)時，為了保證所用的芳香醇類溶劑在反應(yīng)溫度范圍內(nèi)(120-350°C)的相態(tài)為液態(tài)，而設(shè)定反應(yīng)壓力為0. l-10MPa。進一步考慮到反應(yīng)是在一個密閉的容器內(nèi)進行的，額外的加壓或減壓都需要消耗能量，故優(yōu)選反應(yīng)壓力為芳香醇類溶劑或混合溶劑在該反應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓。本發(fā)明方法中，溶劑熱反應(yīng)時，氣體氛圍為惰性氣體或大氣。由于考慮到使用惰性氣體氛圍會增加額外的成本，所以優(yōu)選大氣氛圍。本發(fā)明方法中，在制備氧化石墨烯的分散液時，可以使用現(xiàn)有技術(shù)中的分散方法，例如攪拌分散，超聲分散，研磨分散，乳化分散或搖床分散等。本發(fā)明中優(yōu)選使用攪拌、超聲、或攪拌與超聲共同處理。其中攪拌的時間為2小時-100小時，由于提高溫度能加速GO的分散，所以攪拌時氧化石墨烯的分散液的溫度為20-60°C;超聲的功率為10-300W，頻率為IO-SOKHz,時間為5分鐘-120分鐘。單用攪拌可能不能把氧化石墨的片層打開，單用超聲可能會把石墨片打爛使其尺寸變小，過小的尺寸會限制該材料在導電或氣體阻隔領(lǐng)域的應(yīng)用。所以優(yōu)選為攪拌與超聲共同處理。本發(fā)明方法中，分離石墨烯的芳香醇類分散液時使用的步驟包括過濾、洗滌和干燥。其中過濾所使用的動力既可以通過加壓也可以通過抽真空提供，過濾介質(zhì)可以使用濾膜、濾網(wǎng)、濾布或多孔性固體中的一種或多種。而且過濾得到的廢芳香醇類溶劑在通過簡單的除雜處理(即提純)后，可以循環(huán)當作溶解氧化石墨的芳香醇類溶劑再次使用；洗滌所用的溶劑為水或沸點低于100°c的有機溶劑中的一種或幾種。所述沸點低于100°C的有機溶劑優(yōu)選為丙酮，甲醇，乙醇，乙醚，乙酸乙酯，或環(huán)己烷中的一種或幾種；干燥方式為鼓風干燥或抽真空干燥，干燥溫度為50-400°C,干燥時間為0. I小時-15小時。本發(fā)明方法中，目標產(chǎn)物既可以是含石墨烯的芳香醇類分散液，該含石墨烯的芳 香醇類分散液非常穩(wěn)定，兩個月內(nèi)僅有少量硬沉淀產(chǎn)生；目標產(chǎn)物也可以是通過分離含石墨烯的芳香醇類分散液，而得到的石墨烯。該石墨烯再經(jīng)過碾磨可以得到石墨烯粉體。當作為石墨烯的芳香醇類穩(wěn)定分散液使用時，可用在導電涂料、防靜電涂料、導熱涂料、電磁屏蔽涂料等領(lǐng)域；當作為粉體石墨烯使用時，可用在電池材料、導電材料、半導體材料和導電、導熱復合材料等領(lǐng)域。另外，本發(fā)明中原料氧化石墨(GO)是我們通過改良Hummer’ s method制備得到的，大致步驟如下以天然石墨粉為原料，加入濃硫酸、硝酸鈉和高錳酸鉀，在20 50°C下攪拌0. 2 5小時進行插層和氧化，然后加入去離子水稀釋并強烈攪拌在80 100°C繼續(xù)反應(yīng)5 30分鐘，再次加入去離子水稀釋，最后再加入雙氧水反應(yīng)I 10分鐘,用大量的去離子水反復將氧化石墨洗滌并離心分離，直至洗液的PH值大于6，得到氧化石墨凝膠，在50-60°C下通過鼓風和真空干燥即得氧化石墨(GO)。


圖I為本發(fā)明實施例I中涉及到的天然石墨、氧化石墨和石墨烯的X射線衍射(XRD)對比譜圖。從圖可知，相對于天然石墨和氧化石墨尖銳的衍射峰，石墨烯的衍射峰幾乎消失，說明通過溶劑熱作用后，氧化石墨被還原成了石墨烯，而且得到了充分的剝離。
具體實施例方式下面，通過實施例來更為詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明只要不超出其要點，則不受以下實施例的任何限制。以下各例中原料來源、實驗設(shè)備和物性測試儀器如下天然石墨由上海一帆石墨有限公司提供，型號為膠體石墨粉F-特2，IOiim(1500目)。本發(fā)明中實施例中使用的藥品和溶劑都是購自國藥集團化學試劑有限公司，去離子水為自制。制備產(chǎn)品時溶劑熱反應(yīng)所使用的反應(yīng)釜由美國PARR公司提供，型號為Parr4534，釜的體積為2. 0L。制備的產(chǎn)品使用日本BEL公司BELSORP-mini II型高精度氮氣吸附儀測試產(chǎn)品的比表面積，數(shù)據(jù)為2次測試值的平均。制備的產(chǎn)品使用日本Rigaku公司D/max_2200/PC型X射線衍射儀(XRD)測試產(chǎn)品的X射線衍射(XRD)。制備的產(chǎn)品壓制成直徑約20mm的圓片，使用三菱化學株式會社MCP-T610低阻測試儀測試產(chǎn)品的導電性能，數(shù)據(jù)為三次測試值的平均。氧化石墨制備例1500目的天然石墨粉(碳含量大于99%)放入3升玻璃燒杯中，加入330毫升98%的濃硫酸、7. 5克硝酸鈉(分析純)和45克高錳酸鉀(分析純)，在20°C下攪拌反應(yīng)4 小時，然后迅速加入690毫升去離子水稀釋，并在90°C繼續(xù)反應(yīng)15分鐘，再用1020毫升去離子水繼續(xù)稀釋，最后再加入50毫升30%的雙氧水反應(yīng)5分鐘，得到含雜質(zhì)的氧化石墨懸浮液。用大量的去離子水先將氧化石墨洗滌然后8000rpm離心分離，重復十次以上，直至洗液的PH值大于6為止，即得到氧化石墨凝膠。將氧化石墨凝膠置于表面皿中先在60°C鼓風烘箱中干燥48小時以上，再在60°C真空干燥10小時即得氧化石墨(GO)。實施例I
將10克制備例中得到的氧化石墨放入IOOOml苯甲醇(化學純)中，攪拌40小時，然后用超聲功率為200W、頻率為59KHz超聲清洗儀分散30min，制得濃度為10mg/ml的氧化石墨烯分散液。立即將該分散液全部倒入PARR反應(yīng)釜中，關(guān)閉反應(yīng)釜，打開攪拌，升溫至280°C，并在280°C和3. 3MPa的壓力下反應(yīng)I小時，冷卻即得到穩(wěn)定的石墨烯的苯甲醇分散液。用孔徑為0. 2微米的PVDF濾膜通過抽真空對石墨烯的苯甲醇分散液進行過濾，得濾餅，用2L丙酮把濾餅洗滌10次，再用4L去離子水水洗10次，將最終得到的濾餅在100°C烘箱中抽真空干燥過夜，經(jīng)碾磨進一步細化。即得5. 4克體積非常蓬松的黑色石墨烯粉體。最后對該石墨烯粉體進行性能測試，X射線衍射結(jié)果見圖1，導電率和比表面積測試結(jié)果見表I。實施例2將5克制備例中得到的氧化石墨放入IOOOml苯甲醇(化學純)中，攪拌40小時，然后用超聲功率為200W、頻率為59KHz超聲清洗儀分散15min，制得濃度為5mg/ml的氧化石墨烯分散液。立即將該分散液全部倒入PARR反應(yīng)釜中，關(guān)閉反應(yīng)釜，打開攪拌，升溫至180°C，并在180°C和0. 55MPa的壓力下反應(yīng)I小時，冷卻即得到石墨烯和苯甲醇的穩(wěn)定分散液。用孔徑為0. 2微米的PVDF濾膜通過抽真空對石墨烯的苯甲醇分散液進行過濾，得濾餅，用2L丙酮把濾餅洗滌10次，再用4L去離子水水洗10次，將最終得到的濾餅在100°C烘箱中抽真空干燥過夜，經(jīng)碾磨即得體積非常蓬松的黑色石墨烯粉體。最后對該石墨烯粉體進行性能測試，測試結(jié)果見表I。實施例3將20克制備例中得到的氧化石墨放入IOOOml苯甲醇(化學純)中，攪拌40小時，然后用超聲功率為200W、頻率為59KHz超聲清洗儀分散30min，制得濃度為20mg/ml的氧化石墨烯分散液。立即將該分散液全部倒入PARR反應(yīng)釜中，關(guān)閉反應(yīng)釜，打開攪拌，升溫至320°C，并在320°C和3. 6MPa的壓力下反應(yīng)10分鐘，冷卻即得到石墨烯和苯甲醇的穩(wěn)定分散液。對該穩(wěn)定分散液進行過濾，得濾餅，用2L丙酮把濾餅洗滌10次，再用4L去離子水水洗10次，將最終的濾餅在100°C烘箱中抽真空干燥過夜，經(jīng)碾磨即得體積非常蓬松的黑色石墨烯粉體。最后對該石墨烯粉體進行性能測試，測試結(jié)果見表I。實施例4將10克制備例中得到的氧化石墨放入IOOOml 2_苯乙醇(化學純)中，攪拌40小時，然后用超聲功率為200W、頻率為59KHz超聲清洗儀分散30min，制得濃度為10mg/ml的氧化石墨烯分散液。立即將該分散液全部倒入PARR反應(yīng)釜中，關(guān)閉反應(yīng)釜，打開攪拌，升溫至280°C，并在280°C和2. 9MPa的壓力下反應(yīng)I小時，冷卻即得到石墨烯和2-苯乙醇的穩(wěn)定分散液。對該穩(wěn)定分散液進行過濾，得濾餅，用2L乙醇把濾餅洗滌10次，再用4L去離子水水洗10次，將最終得到的濾餅在100°C烘箱中抽真空干燥過夜，經(jīng)碾磨即得體積非常蓬松的黑色石墨烯粉體。最后對該石墨烯粉體進行性能測試，測試結(jié)果見表I。實施例5 將10克制備例中得到的氧化石墨放入IOOOml I-苯乙醇(化學純)中，攪拌40小時，然后用超聲功率為200W、頻率為59KHz超聲清洗儀分散30min，制得濃度為10mg/ml的氧化石墨烯分散液。立即將該分散液全部倒入PARR反應(yīng)釜中，關(guān)閉反應(yīng)釜，打開攪拌，升溫至280°C，并在280°C和3. OMPa的壓力下反應(yīng)I小時，冷卻即得到石墨烯和1_苯乙醇的穩(wěn)定分散液。對該穩(wěn)定分散液進行過濾，得濾餅，用2L乙醇把濾餅洗滌10次，再用4L去離子水水洗10次，將最終得到的濾餅在100°C烘箱中抽真空干燥過夜，經(jīng)碾磨即得體積非常蓬松的黑色石墨烯粉體。最后對該石墨烯粉體進行性能測試，測試結(jié)果見表I。實施例6將10克制備例中得到的氧化石墨放入IOOOml苯甲醇(化學純)與1_苯乙醇(化學純)的混合溶劑(苯甲醇/I-苯乙醇的體積比=3/1)中，攪拌40小時，然后用超聲功率為200W、頻率為59KHz超聲清洗儀分散15min，制得濃度為10mg/ml的氧化石墨烯分散液。立即將該分散液全部倒入PARR反應(yīng)釜中，關(guān)閉反應(yīng)釜，打開攪拌，升溫至200°C，并在200°C和I. OMPa的壓力下反應(yīng)I小時，冷卻即得到石墨烯和苯甲醇與I-苯乙醇混合溶劑的穩(wěn)定分散液。對該穩(wěn)定分散液進行過濾，得濾餅，用2L乙醇把濾餅洗滌10次，再用4L去離子水水洗10次，將最終得到的濾餅在100°C烘箱中抽真空干燥過夜，經(jīng)碾磨即得體積非常蓬松的黑色石墨烯粉體。最后對該石墨烯粉體進行性能測試，測試結(jié)果見表I。比較例I將8克制備例中得到的氧化石墨放入IOOOml苯甲醇(化學純)中，攪拌40小時，然后用超聲功率為200W、頻率為59KHz超聲清洗儀分散30min，制得濃度為8mg/ml的氧化石墨烯分散液。把氧化石墨烯分散液在100°C下回流反應(yīng)120小時，冷卻即得到石墨烯和苯甲醇分散液。對該分散液進行過濾，得濾餅，用2L乙醇把濾餅洗滌10次，再用4L去離子水水洗10次，將最終得到的濾餅在100°C烘箱中抽真空干燥過夜，經(jīng)碾磨即得黑色石墨烯粉體。最后對該石墨烯粉體進行性能測試，測試結(jié)果見表I。比較例2將10克制備例中得到的氧化石墨放入IOOOml 二甲亞砜(分析純)中，攪拌40小時，然后用超聲功率為200W、頻率為59KHz超聲清洗儀分散30min，制得濃度為10mg/ml的氧化石墨烯分散液。立即將該分散液全部倒入PARR反應(yīng)釜中，關(guān)閉反應(yīng)釜，打開攪拌，升溫至180°C，并在180°C下反應(yīng)I小時，冷卻即得到石墨烯和二甲亞砜的穩(wěn)定分散液。對該穩(wěn)定分散液進行過濾，得濾餅，用2L丙酮把濾餅洗滌10次，再用4L去離子水水洗10次，將最終得到的濾餅在100°C烘箱中抽真空干燥過夜，經(jīng)碾磨即得黑色石墨烯粉體。最后對該石墨烯粉體進行性能測試，測試結(jié)果見表I。比較例3將10克制備例中得到的氧化石墨放入1000ml N-甲基吡咯烷酮(化學純)中，攪拌40小時，然后用超聲功率為200W、頻率為59KHz超聲清洗儀分散30min，制得濃度為10mg/ml的氧化石墨烯分散液。立即將該分散液全部倒入PARR反應(yīng)釜中，關(guān)閉反應(yīng)釜，打開攪拌，升溫至180°C，并在180°C下反應(yīng)I小時，冷卻即得到石墨烯和N-甲基吡咯烷酮的穩(wěn) 定分散液。對該穩(wěn)定分散液進行過濾，得濾餅，用2L乙醇把濾餅洗滌10次，再用4L去離子水水洗10次，將最終得到的濾餅在100°C烘箱中抽真空干燥過夜，經(jīng)碾磨即得黑色石墨烯粉體。最后對該石墨烯粉體進行性能測試，測試結(jié)果見表I。比較例4將10克制備例中得到的氧化石墨放入IOOOml無水乙醇(分析純)中，攪拌40小時，然后用超聲功率為200W、頻率為59KHz超聲清洗儀分散20min，制得濃度為10mg/ml的氧化石墨烯分散液。立即將該分散液全部倒入PARR反應(yīng)釜中，關(guān)閉反應(yīng)釜，打開攪拌，升溫至200°C，并在200°C和2. 9MPa下反應(yīng)6小時，冷卻即得到石墨烯和乙醇的分散液。對該分散液進行過濾，得濾餅，再用0. 5L丙酮和2L去離子水各洗10次，將最終得到的濾餅在100°C烘箱中抽真空干燥過夜，經(jīng)碾磨即得黑色石墨烯粉體。最后對該石墨烯粉體進行性能測試，測試結(jié)果見表I。比較例5將10克制備例中得到的氧化石墨放入IOOOml乙二醇(分析純)中，攪拌40小時，然后用超聲功率為200W、頻率為59KHz超聲清洗儀分散20min，制得濃度為10mg/ml的氧化石墨烯分散液。立即將該分散液全部倒入PARR反應(yīng)釜中，關(guān)閉反應(yīng)釜，打開攪拌，升溫至280°C，并在280°C和0. 7MPa下反應(yīng)I小時，冷卻即得到石墨烯和乙二醇的分散液。對該分散液進行過濾，得濾餅，再用2L丙酮和2L去離子水各洗10次，將最終得到的濾餅在100°C烘箱中抽真空干燥過夜，經(jīng)碾磨即得黑色石墨烯粉體。最后對該石墨烯粉體進行性能測試，測試結(jié)果見表I。比較例6將10克制備例中得到的氧化石墨放入IOOOml去離子水中，攪拌40小時，然后用超聲功率為200W、頻率為59KHz超聲清洗儀分散30min，制得濃度為10mg/ml的氧化石墨烯分散液。立即將該分散液全部倒入PARR反應(yīng)釜中，關(guān)閉反應(yīng)釜，打開攪拌，升溫至200°C，并在200°C和I. 6MPa下反應(yīng)I小時，冷卻即得到石墨烯和水的混合物。此時得到的石墨烯大部分不能分散在水中，而是團聚在一起黏附在攪拌漿和反應(yīng)器內(nèi)壁上。先把團聚在一起的石墨烯搗碎，再0. 5L丙酮和2L去離子水各洗10次，將最終得到的濾餅在100°C烘箱中抽真空干燥過夜，經(jīng)碾磨即得黑色石墨烯粉體。最后對該石墨烯粉體進行性能測試，測試結(jié)果見表I。表I.實施例和比較例中所得石墨烯的性能
權(quán)利要求
1.一種制備石墨烯的方法，其特征在于，包含如下步驟 把氧化石墨分散在芳香醇類溶劑中，得到氧化石墨烯的分散液，將該氧化石墨烯的分散液通過溶劑熱反應(yīng)后，冷卻得到石墨烯的芳香醇類分散液，分離該石墨烯的芳香醇類分散液即得到石墨烯； 其中，溶劑熱反應(yīng)的時間0. I小時-5小時，溫度為120-350°c，壓力為0. I-IOMPa0
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備石墨烯的方法，其特征在于所述芳香醇類溶劑選自于苯甲醇、I-苯乙醇、2-苯乙醇、4-甲基芐醇、I-苯丙醇、3-苯丙醇、2-甲基-I-苯基-2-丙醇、2-苯基-2-丙醇、苯基乙二醇、二苯基甲醇、3-苯氧芐醇、I-萘甲醇、或9-蒽醇中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備石墨烯的方法，其特征在于，氧化石墨烯分散液的濃度為 0. 01_500mg/ml。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備石墨烯的方法，其特征在于，溶劑熱反應(yīng)時，氣體氛圍為惰性氣體或大氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備石墨烯的方法，其特征在于，溶劑熱反應(yīng)的時間為0.I小時-2小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備石墨烯的方法，其特征在于，溶劑熱反應(yīng)的溫度為150-300。。。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備石墨烯的方法，其特征在于，在制備氧化石墨烯的分散液時使用的方法為攪拌、超聲、或攪拌與超聲共同處理；其中攪拌的時間為2-100小時，攪拌時氧化石墨烯的分散液的溫度為20-60°C ;超聲的時間為5-120分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備石墨烯的方法，其特征在于，分離石墨烯的芳香醇類分散液時使用的步驟包括過濾、洗滌和干燥。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備石墨烯的方法，其特征在于，洗滌用的溶劑為水或沸點低于100°c的有機溶劑中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石墨烯的制備方法。該制備方法的主要步驟如下把氧化石墨(GO)分散在芳香醇類溶劑中，得到氧化石墨烯的分散液，將該氧化石墨烯的分散液通過溶劑熱反應(yīng)后，冷卻得到石墨烯的芳香醇類分散液，分離該石墨烯的芳香醇類分散液即得到石墨烯。本發(fā)明方法具有產(chǎn)量大、耗時短和溶劑無毒且可回收再使用的優(yōu)點。通過本發(fā)明方法制備出的石墨烯具有高的電導率，可廣泛應(yīng)用于電池材料、導電涂料、防靜電涂料、半導體材料和導電、導熱復合材料等領(lǐng)域。
文檔編號C01B31/04GK102730668SQ201110098850
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者劉剛橋, 吳剛 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司