本申請屬于石墨烯材料的制備領域，尤其涉及一種石墨烯材料及其制備方法。
背景技術：
石墨烯在實驗室中是在2004年，當時，英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·杰姆和克斯特亞·諾沃消洛夫發(fā)現(xiàn)他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的對苯二甲醛薄片。他們從高定向熱解對苯二甲醛中剝離出對苯二甲醛片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把對苯二甲醛片一分為二。不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片，這就是石墨烯。這以后，制備石墨烯的新方法層出不窮，經過5年的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)，將石墨烯帶入工業(yè)化生產的領域已為時不遠了。因此，在隨后三年內, 安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯體系中分別發(fā)現(xiàn)了整數(shù)量子霍爾效應及常溫條件下的量子霍爾效應，他們也因此獲得2010年度諾貝爾物理學獎。
在發(fā)現(xiàn)石墨烯以前，大多數(shù)物理學家認為，熱力學漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以，它的發(fā)現(xiàn)立即震撼了凝聚體物理學學術界。雖然理論和實驗界都認為完美的二維結構無法在非絕對零度穩(wěn)定存在,但是單層石墨烯在實驗中被制備出來。
石墨烯具有完美的二維晶體結構，它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形，厚度為一個原子層。碳原子之間由σ鍵連接，結合方式為sp2雜化，這些σ鍵賦予了石墨烯極其優(yōu)異的力學性質和結構剛性。石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強100倍，甚至還要超過鉆石。在石墨烯中，每個碳原子都有一個未成鍵的p電子，這些p電子可以在晶體中自由移動，且運動速度高達光速的1/300，賦予了石墨烯良好的導電性。石墨烯是新一代的透明導電材料，在可見光區(qū)，四層石墨烯的透過率與傳統(tǒng)的ITO薄膜相當，在其它波段，四層石墨烯的透過率遠遠高于ITO薄膜。
石墨烯的出現(xiàn)在科學界激起了巨大的波瀾。人們發(fā)現(xiàn)，石墨烯具有非同尋常的導電性能，超出鋼鐵數(shù)十倍的強度和極好的透光性，它的出現(xiàn)有望在現(xiàn)代電子科技領域引發(fā)一輪革命。在石墨烯中，電子能夠極為高效地遷移，而傳統(tǒng)的半導體和導體，例如硅和銅遠沒有石墨烯表現(xiàn)得好。由于電子和原子的碰撞，傳統(tǒng)的半導體和導體用熱的形式釋放了一些能量，2013年一般的電腦芯片以這種方式浪費了72%-81%的電能，石墨烯則不同，它的電子能量不會被損耗，這使它具有了非比尋常的優(yōu)良特性。
中國在石墨烯研究上也具有獨特的優(yōu)勢，從生產角度看，作為石墨烯生產原料的對苯二甲醛，在我國儲能豐富，價格低廉。另外，批量化生產和大尺寸生產是阻礙石墨烯大規(guī)模商用的最主要因素。而我國最新的研究成果已成功突破這兩大難題，制造成本已從5000元/克降至3元/克，解決了這種材料的量產難題。利用化學氣相沉積法成功制造出了國內首片15英寸的單層石墨烯，并成功地將石墨烯透明電極應用于電阻觸摸屏上，制備出了7英寸石墨烯觸摸屏。
中科院重慶綠色智能技術研究院的研究人員在展示單層石墨烯產品的超強透光性和柔性。
中國石墨烯產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟率領貝特瑞、正泰集團、常州第六元素、億陽集團等四家上市公司的代表參加了西班牙的石墨烯會議，并分別與意大利、瑞典代表團簽訂了深度戰(zhàn)略合作協(xié)議，為“石墨烯全球并購，中國整合”戰(zhàn)略打響了第一槍。此外，3月初全球首批3萬部量產石墨烯手機在重慶發(fā)布，開啟了石墨烯產業(yè)化應用的新時代。石墨烯入選“十三五”新材料規(guī)劃已經基本落定，預計2015年將成為中國石墨烯產業(yè)爆發(fā)元年，隨著社會城市化、科技化、人性化的發(fā)展，設計一種不易被破壞、產率高且可規(guī)?；a的石墨烯材料及其制備方法，成本低廉，以滿足市場需求，是非常必要的。
技術實現(xiàn)要素：
解決的技術問題：
本申請針對現(xiàn)有石墨烯復合物產率低、易受強氧化劑破壞和成本高等技術問題，提供一種石墨烯材料及其制備方法。
技術方案：
一種石墨烯材料，所述石墨烯材料的原料按重量份數(shù)配比如下：氫氧化鉀100份，對苯二甲醛5-15份，綠礬4-8份，石墨2-8份，十二烷基磺酸鈉1-3份，氯化鎂4-6份，乙二醇單丁醚10-12份，氯化鈣3-7份，四甲基碳酸氫銨6-10份，溴化鎳7-9份。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述石墨烯材料的原料按重量份數(shù)配比如下：氫氧化鉀100份，對苯二甲醛5份，綠礬4份，石墨2份，十二烷基磺酸鈉1份，氯化鎂4份，乙二醇單丁醚10份，氯化鈣3份，四甲基碳酸氫銨6份，溴化鎳7份。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述石墨烯材料的原料按重量份數(shù)配比如下：氫氧化鉀100份，對苯二甲醛15份，綠礬8份，石墨8份，十二烷基磺酸鈉3份，氯化鎂6份，乙二醇單丁醚12份，氯化鈣7份，四甲基碳酸氫銨10份，溴化鎳9份。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述石墨烯材料的原料按重量份數(shù)配比如下：氫氧化鉀100份，對苯二甲醛10份，綠礬6份，石墨5份，十二烷基磺酸鈉2份，氯化鎂5份，乙二醇單丁醚11份，氯化鈣5份，四甲基碳酸氫銨8份，溴化鎳8份。
一種所述石墨烯材料的制備方法，包括如下步驟：
第一步：按重量份數(shù)配比稱取氫氧化鉀、對苯二甲醛、綠礬、石墨、十二烷基磺酸鈉、氯化鎂、乙二醇單丁醚、氯化鈣、四甲基碳酸氫銨和溴化鎳；
第二步：在室溫下，將原料在研磨機中研磨50-60分鐘，使其混合均勻；
第三步：將混合均勻的原料置于帶蓋的陶瓷坩堝中，再將帶蓋的陶瓷坩堝放入管式爐中在高純氮氣保護下首先加熱至550-650℃，保溫反應1-5小時，然后進一步加熱至800-1000℃，保溫反應2-4小時，制得石墨烯材料。
有益效果：
本發(fā)明所述一種石墨烯材料及其制備方法采用以上技術方案和現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果：1、力學性能和機械性能優(yōu)異，導電性能和導熱性能優(yōu)異；2、原料價格低廉，操作簡單易行，提高電池的大電流放電性能、低溫性能；3、不僅可以用于燃料電池氧還原反應非貴金屬催化劑，還可用于超級電容器、鋰離子電池等能量存儲領域以及工業(yè)催化、環(huán)境處理等領域；4、不依賴于大型儀器設備，產品大電流充放電循環(huán)性能優(yōu)異，可以廣泛生產并不斷代替現(xiàn)有材料。
具體實施方式
實施例1:
按重量份數(shù)配比稱取氫氧化鉀100份，對苯二甲醛5份，綠礬4份，石墨2份，十二烷基磺酸鈉1份，氯化鎂4份，乙二醇單丁醚10份，氯化鈣3份，四甲基碳酸氫銨6份，溴化鎳7份。
在室溫下，將原料在研磨機中研磨50分鐘，使其混合均勻。
將混合均勻的原料置于帶蓋的陶瓷坩堝中，再將帶蓋的陶瓷坩堝放入管式爐中在高純氮氣保護下首先加熱至550℃，保溫反應1小時，然后進一步加熱至800℃，保溫反應2小時，制得石墨烯材料。
力學性能和機械性能優(yōu)異，導電性能和導熱性能優(yōu)異；原料價格低廉，操作簡單易行，提高電池的大電流放電性能、低溫性能；不僅可以用于燃料電池氧還原反應非貴金屬催化劑，還可用于超級電容器、鋰離子電池等能量存儲領域以及工業(yè)催化、環(huán)境處理等領域；不依賴于大型儀器設備，產品大電流充放電循環(huán)性能優(yōu)異。
實施例2：
按重量份數(shù)配比稱取氫氧化鉀100份，對苯二甲醛15份，綠礬8份，石墨8份，十二烷基磺酸鈉3份，氯化鎂6份，乙二醇單丁醚12份，氯化鈣7份，四甲基碳酸氫銨10份，溴化鎳9份。
在室溫下，將原料在研磨機中研磨60分鐘，使其混合均勻。
將混合均勻的原料置于帶蓋的陶瓷坩堝中，再將帶蓋的陶瓷坩堝放入管式爐中在高純氮氣保護下首先加熱至650℃，保溫反應5小時，然后進一步加熱至1000℃，保溫反應4小時，制得石墨烯材料。
力學性能和機械性能優(yōu)異，導電性能和導熱性能優(yōu)異；原料價格低廉，操作簡單易行，提高電池的大電流放電性能、低溫性能；不僅可以用于燃料電池氧還原反應非貴金屬催化劑，還可用于超級電容器、鋰離子電池等能量存儲領域以及工業(yè)催化、環(huán)境處理等領域；不依賴于大型儀器設備，產品大電流充放電循環(huán)性能優(yōu)異。
實施例3：
按重量份數(shù)配比稱取氫氧化鉀100份，對苯二甲醛10份，綠礬6份，石墨5份，十二烷基磺酸鈉2份，氯化鎂5份，乙二醇單丁醚11份，氯化鈣5份，四甲基碳酸氫銨8份，溴化鎳8份。
在室溫下，將原料在研磨機中研磨55分鐘，使其混合均勻。
將混合均勻的原料置于帶蓋的陶瓷坩堝中，再將帶蓋的陶瓷坩堝放入管式爐中在高純氮氣保護下首先加熱至600℃，保溫反應3小時，然后進一步加熱至900℃，保溫反應3小時，制得石墨烯材料。
力學性能和機械性能優(yōu)異，導電性能和導熱性能優(yōu)異；原料價格低廉，操作簡單易行，提高電池的大電流放電性能、低溫性能；不僅可以用于燃料電池氧還原反應非貴金屬催化劑，還可用于超級電容器、鋰離子電池等能量存儲領域以及工業(yè)催化、環(huán)境處理等領域；不依賴于大型儀器設備，產品大電流充放電循環(huán)性能優(yōu)異。
以上實施例中的所有組分均可以商業(yè)購買。
上述實施例只是用于對本發(fā)明的內容進行闡述，而不是限制，因此在和本發(fā)明的權利要求書相當?shù)暮x和范圍內的任何改變，都應該認為是包括在權利要求書的范圍內。