本發(fā)明屬于碳材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種石墨烯及其制備方法。

背景技術(shù)：

石墨烯由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)使其成為碳材料、納米技術(shù)、凝聚態(tài)物理和功能材料等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。石墨烯作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，石墨烯被稱(chēng)為“黑金”，是“新材料之王”，其理論比表面積高達(dá)2630m2/g，可用于效應(yīng)晶體管、電極材料、復(fù)合材料、液晶顯示材料、傳感器等。但在在使用石墨烯的過(guò)程中遇到的最主要問(wèn)題是目前無(wú)法對(duì)其進(jìn)行大量生產(chǎn)。

目前，石墨烯的生產(chǎn)制備方法主要是兩種，一種方法是機(jī)械剝離法，該方法是利用物體與石墨烯之間的摩擦和相對(duì)運(yùn)動(dòng)，得到石墨烯薄層材料的方法，但是這種方法獲得石墨烯的效率和純度都極低，結(jié)果很不理想；第二種方法是氧化還原法，該方法是通過(guò)使用硫酸、硝酸等化學(xué)試劑及高錳酸鉀、雙氧水等氧化劑將天然石墨氧化，增大石墨層之間的間距，在石墨層與層之間插入氧化物，制得氧化石墨，然后將反應(yīng)物進(jìn)行水洗，并對(duì)洗凈后的固體進(jìn)行低溫干燥，制得氧化石墨粉體，再通過(guò)物理剝離、高溫膨脹等方法對(duì)氧化石墨粉體進(jìn)行剝離，制得氧化石墨烯，最后通過(guò)化學(xué)法將氧化石墨烯還原，得到石墨烯。這種方法操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)量高，但是產(chǎn)品質(zhì)量較低，制備出來(lái)的石墨烯易發(fā)生團(tuán)聚而難于分散，由于存在范德華相互作用，具有高比表面積的石墨烯趨向于形成不可逆的結(jié)塊，甚至重新堆積形成石墨，從而影響了石墨烯大量的生產(chǎn)，同樣限制限制了其應(yīng)用。另外，該化學(xué)氧化還原法所采用的還原劑有毒性，對(duì)環(huán)境造成一定的污染。

因此，我們致力于尋找一種生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量高、石墨烯純度高，并且在制備過(guò)程中無(wú)污染的制備石墨烯的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種石墨烯，同時(shí)還提供了一種工藝簡(jiǎn)單、制備效率高、石墨烯純度高的石墨烯的制備方法，其制備過(guò)程中環(huán)保，不產(chǎn)生污染。

為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種石墨烯的制備方法，包括有如下步驟：

S1：將石墨初料進(jìn)行篩選處理，得到石墨原料；

S2：在保護(hù)性氣體氛圍下，對(duì)石墨原料進(jìn)行裂化處理；

S3：將剝離劑加入到裂化處理后的石墨原料中，充分?jǐn)嚢?0min ~ 1h，使剝離劑的溶劑分子插層到石墨的層間，得到石墨-剝離劑混合溶液；所述的剝離劑為表面活性劑，其結(jié)合力大于石墨層間范德華力；

S4：利用氣泡發(fā)生裝置往石墨-剝離劑混合溶液內(nèi)充氣，使得粘附有薄層石墨的剝離劑疏水端被氣體高度充盈，產(chǎn)生氣泡，急巨級(jí)數(shù)增大體積；

S5：利用氣泡爆炸裝置引爆氣泡，利用氣泡爆炸的沖擊力再次弱化石墨層間結(jié)合力，同時(shí)也弱化薄層石墨與剝離劑之間的結(jié)合力，得到石墨、石墨烯及剝離劑混合物；

S6：將上一步驟得到的石墨、石墨烯及剝離劑混合物進(jìn)行離心脫水處理、干燥處理和燒結(jié)處理后，去除剝離劑，得到石墨與石墨烯的混合物；

S7：將石墨與石墨烯的混合物通過(guò)萃取法進(jìn)行萃取，得到石墨烯混合溶液和石墨混合溶液；

S8：將得到的石墨烯混合溶液進(jìn)行分離處理和干燥處理后，得到石墨烯。

在對(duì)上述一種石墨烯的制備方法的改進(jìn)方案中，還包括有步驟S9：將步驟S7中得到的石墨混合液進(jìn)行高溫干燥處理，得到石墨。

在對(duì)上述一種石墨烯的制備方法的改進(jìn)方案中，步驟S2中的裂化處理為微波加熱處理。

在對(duì)上述一種石墨烯的制備方法的改進(jìn)方案中，步驟S6中的燒結(jié)處理為保護(hù)氣氛下的燒結(jié)處理。

在對(duì)上述一種石墨烯的制備方法的改進(jìn)方案中，步驟S8中的分離處理為電解分離。

在對(duì)上述一種石墨烯的制備方法的改進(jìn)方案中，步驟S8中的干燥處理為冷凍干燥處理。

在對(duì)上述一種石墨烯的制備方法的改進(jìn)方案中，步驟S1中的篩選處理為過(guò)10000目篩選。

在對(duì)上述一種石墨烯的制備方法的改進(jìn)方案中，所述的氣泡爆炸裝置為超聲波裝置。

一種石墨烯，該石墨烯采用上述方案中任一方案所述的制備方法制得。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：其通過(guò)裂化處理初步弱化石墨層間范德華力，然后通過(guò)分子可插入到石墨層間的剝離劑來(lái)與薄層的石墨結(jié)合，起到對(duì)石墨的剝離作用，再通過(guò)氣泡膨脹、爆炸的方式，再次弱化石墨層間結(jié)合力，以斷開(kāi)石墨層與層之間的聯(lián)系，這樣就可以得到石墨、石墨烯及剝離劑混合物，最后通過(guò)分離的方式將剝離劑去除后，再通過(guò)萃取的方式從石墨與石墨烯的混合物中將石墨烯提取出來(lái)，就完成了石墨烯的制備，工藝簡(jiǎn)單、制備效率高、石墨烯純度高，其制備過(guò)程中環(huán)保，不產(chǎn)生污染。

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

【具體實(shí)施方式】

一種石墨烯的制備方法，包括有如下步驟：

S1：將石墨初料進(jìn)行篩選處理，得到石墨原料；

S2：在保護(hù)性氣體氛圍下，對(duì)石墨原料進(jìn)行裂化處理，在本步驟中先通過(guò)裂化處理弱化石墨層間的范德華力，并拉大石墨層間的間距；

S3：將剝離劑加入到裂化處理后的石墨原料中，充分?jǐn)嚢?0min ~ 1h，使剝離劑的溶劑分子插層到石墨的層間，得到石墨-剝離劑混合溶液；所述的剝離劑為表面活性劑，其結(jié)合力大于石墨層間范德華力，在石墨與剝離劑充分混合后，由于只有薄層的石墨才能弱結(jié)合地與剝離劑的疏水端結(jié)合，這樣剝離劑的疏水端就會(huì)吸附少量、薄層的石墨；

S4：利用氣泡發(fā)生裝置往石墨-剝離劑混合溶液內(nèi)充氣，使得粘附有薄層石墨的剝離劑疏水端被氣體高度充盈，產(chǎn)生氣泡，急巨級(jí)數(shù)增大體積，在充氣后，吸附有少量、薄層石墨的剝離劑疏水端就會(huì)逐漸拉大其與親水端的間距；

S5：利用氣泡爆炸裝置引爆氣泡，所述的氣泡爆炸裝置為超聲波裝置，利用氣泡爆炸的沖擊力再次弱化石墨層間結(jié)合力，以斷開(kāi)石墨層與層之間的聯(lián)系，同時(shí)也弱化薄層石墨與剝離劑之間的結(jié)合力，根據(jù)能量最低原理，石墨層間未成對(duì)P軌道電子云有機(jī)會(huì)結(jié)合成環(huán)形π鍵，產(chǎn)生部分石墨烯，這樣就可以得到石墨、石墨烯及剝離劑混合物；

S6：將上一步驟得到的石墨、石墨烯及剝離劑混合物進(jìn)行離心脫水處理，用于去除剝離劑，并且在去除剝離劑后，再進(jìn)行干燥處理和燒結(jié)處理，然后就可以得到石墨與石墨烯的混合物；

S7：將石墨與石墨烯的混合物通過(guò)萃取法進(jìn)行萃取，得到石墨烯混合溶液和石墨混合溶液；

S8：將得到的石墨烯混合溶液進(jìn)行分離處理和干燥處理后，得到石墨烯。

S9：將步驟S7中得到的石墨混合液進(jìn)行高溫干燥處理，得到石墨，可以將得到的石墨重新返回到步驟S1中進(jìn)行篩選。

在具體的操作中，步驟S2中的裂化處理為微波加熱處理，步驟S6中的燒結(jié)處理為保護(hù)氣氛下的燒結(jié)處理，步驟S8中的分離處理為電解分離，步驟S8中的干燥處理為冷凍干燥處理，步驟S1中的篩選處理為過(guò)10000目篩選。

上面所述的保護(hù)氣氛為氮?dú)狻?/p>

上面所述的剝離劑為C、H、O組成的有機(jī)物。

本發(fā)明還提供了一種石墨烯，該石墨烯采用上述的制備方法制得。

盡管參照上面實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明，但是通過(guò)本公開(kāi)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，而在不脫離所述的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的原理及精神范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明做出各種變化或修改。因此，本公開(kāi)實(shí)施例的詳細(xì)描述僅用來(lái)解釋?zhuān)皇怯脕?lái)限制本發(fā)明，而是由權(quán)利要求的內(nèi)容限定保護(hù)的范圍。