一种快速制备石墨烯的方法

本发明属于石墨烯制备，具体涉及一种快速制备石墨烯的方法。

背景技术：

1、现有的制备石墨烯的方法主要有化学气相沉积法、微机械剥离法、化学剥离法等。

2、微机械剥离法是利用胶带的粘合力，通过多次粘贴将鳞片石墨等层层剥离，然后将带有石墨薄片的胶带粘贴到硅片等目标基体上，最后用丙酮等溶剂去除胶带，从而等到单层石墨烯，这种方法操作过程简单，产物质量高，但是产量低，难以实现石墨烯的大面积和规模化制备。

3、化学气相沉积法是以甲烷等含碳化合物作为碳源，通过其在机体表面的高温分解生长石墨烯，该方法虽然制备得到的石墨烯质量很高，可以实现大面积生长，但是其反应所需反应物甲烷，价格昂贵，实验操作过程危险程度较高。

4、化学剥离法是利用氧化还原反应在石墨层的碳原子上引入官能团，使石墨的层间距增大，从而削弱其层间相互作用，然后通过超声或者快速膨胀将氧化石墨层层层分离得到氧化石墨烯，最后通过化学还原或高温还原等方法去除含氧官能团得到石墨烯。该方法是目前可以宏量制备石墨烯的有效方法，但是制备周期较长，且在氧化、超声以及后续还原的过程中往往会造成碳原子的缺失，制备的石墨烯含有较多的缺陷，导致导电性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种快速制备石墨烯的方法，本发明提供的方法生产周期短，且能够得到导电性优异的石墨烯。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种快速制备石墨烯的方法，包括以下步骤：

4、将氧化石墨压制成型后，进行闪烧处理，得到所述石墨烯；

5、所述闪烧处理的温度为1000～5000℃，保温时间为5～500s。

6、优选的，所述氧化石墨的含氧量为0.1～30％。

7、优选的，所述闪烧处理在保护气氛中进行。

8、优选的，所述闪烧处理在常压下进行。

9、优选的，所述压制成型前，还包括对所述氧化石墨进行研磨；所述研磨后的氧化石墨的粒径为1～50μm。

10、优选的，所述压制成型的压力为18～24mpa，保压时间为5～20s。

11、优选的，升温至所述闪烧处理温度的升温速率为90～300℃/s。

12、优选的，所述闪烧处理包括：

13、将压制成型后的氧化石墨置于导电载体上，所述导电载体的两端和电源的正负极连接，通电进行闪烧处理。

14、优选的，所述导电载体包括碳纸、石墨片、钼舟、钨舟或不锈钢片；

15、所述导电载体的厚度为0.1～10mm。

16、优选的，所述通电的电流为1～500a。

17、本发明提供了一种快速制备石墨烯的方法，包括以下步骤：将氧化石墨压制成型后，进行闪烧处理，得到所述石墨烯；所述闪烧处理的温度为1000～5000℃，保温时间为5～500s。在本发明中，在闪烧处理的过程中，能够使氧化石墨的能量瞬间升高产生强烈热震，并激发碳层上的羟基、羧基等含氧基团的热运动，通过含氧基团的快速分解脱出，实现单层氧化石墨的还原；同时脱出的氧能够破坏石墨层之间的范德华力，进而实现石墨层之间的剥离，最终得到石墨烯。

技术特征：

1.一种快速制备石墨烯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化石墨的含氧量为0.1～30％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述闪烧处理在保护气氛中进行。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述闪烧处理在常压下进行。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压制成型前，还包括对所述氧化石墨进行研磨；所述研磨后的氧化石墨的粒径为1～50μm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压制成型的压力为18～24mpa，保压时间为5～20s。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，升温至所述闪烧处理温度的升温速率为90～300℃/s。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述闪烧处理包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述导电载体包括碳纸、石墨片、钼舟、钨舟或不锈钢片；

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通电的电流为1～500a。

技术总结
本发明属于石墨烯制备技术领域，具体涉及一种快速制备石墨烯的方法。本发明提供了一种快速制备石墨烯的方法，包括以下步骤：将氧化石墨压制成型后，进行闪烧处理，得到所述石墨烯；所述闪烧处理的温度为1000～5000℃，保温时间为5～500s。在本发明中，在闪烧处理的过程中，能够使氧化石墨的能量瞬间升高，并激发碳层上的羟基、羧基等含氧基团的热运动，通过含氧基团的快速分解脱出，实现单层氧化石墨的还原；同时脱出的氧能够破坏石墨层之间的范德华力，进而实现石墨层之间的剥离，最终得到石墨烯。

技术研发人员：张校刚,黄康生,田世齐,方畅,俞家晖,窦辉
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13