[0043] 圖9為具有堿金屬為K時(shí)的階段3的結(jié)構(gòu)的堿金屬-GIC的示意圖。
[0044] 圖10為表示實(shí)施例3中得到的薄片化石墨的電子顯微鏡照片的圖。
[0045] 圖11為表示實(shí)施例3中得到的薄片化石墨的XRD圖譜的圖。
[0046] 圖12為表示實(shí)施例4中得到的薄片化石墨的電子顯微鏡照片的圖。
[0047] 圖13為表示實(shí)施例4中得到的薄片化石墨的XRD圖譜的圖。
[0048] 圖14為表示實(shí)施例5中得到的薄片化石墨的電子顯微鏡照片的圖。
[0049] 圖15為表示實(shí)施例5中得到的薄片化石墨的XRD圖譜的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 以下，通過對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明來明確本發(fā)明。
[0051] 如上所述，本發(fā)明的無規(guī)結(jié)構(gòu)GIC的制造方法包括：準(zhǔn)備堿金屬-GIC的工序，所述 堿金屬-GIC是在石墨烯層間插入了堿金屬而得到的；以及在非氧化性氣氛下使極性質(zhì)子 性溶劑與所述堿金屬-GIC接觸的工序。
[0052] 在本發(fā)明中，通過在非氧化性氣氛下使極性質(zhì)子性溶劑與堿金屬-GIC接觸的工 序，使堿金屬和極性質(zhì)子性溶劑反應(yīng)而產(chǎn)生氣體，石墨烯層間因該氣壓而打開，得到無規(guī)結(jié) 構(gòu)化的堿金屬-GIC。通過實(shí)施在該無規(guī)結(jié)構(gòu)化后的上述堿金屬-GIC中進(jìn)一步添加適當(dāng)溶 劑并通過超聲波等進(jìn)行分散的分散工序，可得到從無規(guī)結(jié)構(gòu)化的堿金屬-GIC中剝離下來 的薄片化石墨分散于適當(dāng)溶劑中而成的薄片化石墨分散液。在上述無規(guī)結(jié)構(gòu)化后的堿金 屬-GIC中加入適當(dāng)溶劑時(shí)，可在含氧氣氛下進(jìn)行添加處理。此時(shí)，雖然極性質(zhì)子性溶劑和 未反應(yīng)的堿金屬會(huì)通過氧進(jìn)行氧化，但即使與氧接觸也可維持GIC的無規(guī)結(jié)構(gòu)，因此，只要 暫時(shí)在非氧化性氣氛下使堿金屬-GIC與極性質(zhì)子性溶劑接觸而制備無規(guī)結(jié)構(gòu)的GIC即可， 之后就可以使無規(guī)結(jié)構(gòu)的GIC暴露于含氧氣氛。即，由于可在大氣中實(shí)施之后的工序，因 此，可大幅提尚作業(yè)效率。
[0053] 在本發(fā)明的無規(guī)結(jié)構(gòu)GIC的制造方法中，首先準(zhǔn)備在石墨烯層間插入了堿金屬的 堿金屬-GIC。該準(zhǔn)備堿金屬-GIC的工序可使用現(xiàn)有已知的將堿金屬插入于原料石墨的石 墨稀層間的適當(dāng)方法。
[0054] 作為上述原料石墨沒有特別限定，可使用天然石墨或膨脹石墨等適當(dāng)?shù)氖?。?yōu) 選使用天然石墨。在使用天然石墨的情況下，與實(shí)施了氧化處理的膨脹石墨等相比，由于不 經(jīng)過對(duì)石墨氧化的過程，因此，氧化度低，可得到導(dǎo)電性及熱傳導(dǎo)性更為優(yōu)異的石墨烯類碳 材料。
[0055] 另外，膨脹石墨是指石墨的石墨烯層間距比天然石墨擴(kuò)展的石墨。作為這樣的膨 脹石墨，例如可以舉出：東洋炭素公司制造、產(chǎn)品編號(hào)：PF8等。在使用膨脹石墨的情況下， 由于石墨烯層間擴(kuò)展，因此，與天然石墨相比，可容易地將堿金屬插入于石墨烯層間。
[0056] 作為堿金屬?zèng)]有特別限定，優(yōu)選使用選自K、Li、Rb及Cs中的至少1種。
[0057] 在準(zhǔn)備上述堿金屬插入于石墨烯層間而得到的堿金屬-GIC時(shí)，可使用現(xiàn)有眾所 周知的插入堿金屬的方法。例如將原料石墨暴露于堿金屬蒸氣，由此可將堿金屬插入于石 墨烯層間。更具體而言，將原料石墨和堿金屬在減壓下加熱至堿金屬可蒸發(fā)的溫度，然后進(jìn) 行冷卻。由此，可在原料石墨的石墨稀層間插入堿金屬，得到堿金屬-GIC。
[0058] 如上得到的堿金屬-GIC例如以堿金屬為K的情況為例時(shí)，在一定溫度條件具有圖 7所示的階段1的結(jié)構(gòu)。即，可得到KC8所示的堿金屬-GIC。在KC8中，在相鄰的石墨烯層 間插入有K，相對(duì)于1個(gè)K配置有8個(gè)C。
[0059] 接著，實(shí)施在非氧化性氣氛下使極性質(zhì)子性溶劑與堿金屬-GIC接觸的工序。作為 非氧化性氣氛，只要可阻斷氧即可，沒有特別限定。最優(yōu)選使用Ar等不活潑氣體氣氛等。由 此，能夠可靠地阻斷氧。作為極性質(zhì)子性溶劑，優(yōu)選水或醇。由此，能夠更可靠地制作無規(guī) 結(jié)構(gòu)的GIC。
[0060] 例如在堿金屬為K的堿金屬-GIC的情況下，若與作為極性質(zhì)子性溶劑的水接觸， 則吸收水，由金色的KC8變?yōu)楹谏?br>[0061] 本申請(qǐng)發(fā)明人等為了實(shí)現(xiàn)上述課題進(jìn)行了潛心研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果在非氧化性 氣氛下使極性質(zhì)子性溶劑與堿金屬-GIC接觸，則階段結(jié)構(gòu)被破壞，出現(xiàn)沒有規(guī)則性的無規(guī) 結(jié)構(gòu)，以至完成了本發(fā)明。
[0062] 參照?qǐng)D7~圖9對(duì)堿金屬為K時(shí)的階段結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0063] 在此，階段結(jié)構(gòu)是指圖7~圖9中分別示意性地表示的結(jié)構(gòu)。在圖7所示的階段1 中，以堿金屬為K的情況為例時(shí)，由KC8表示。此時(shí)，得到1層石墨烯層和K交替疊層而成 的插入結(jié)構(gòu)。另外，在圖8所示的階段2中，以堿金屬為K的情況為例時(shí)，由KC24表示。此 時(shí)，得到2層石墨烯層和K交替疊層而成的插入結(jié)構(gòu)。再者，在圖9所示的階段3中，得到 3層石墨烯層和K交替疊層而成的插入結(jié)構(gòu)。
[0064] 而且，在非氧化性氣氛下使堿金屬-GIC與極性質(zhì)子性溶劑接觸而使其充分反應(yīng) 時(shí)，上述各階段結(jié)構(gòu)被破壞而得到無規(guī)結(jié)構(gòu)的GIC。
[0065] 通過上述處理，將階段1的結(jié)構(gòu)的各石墨烯層無規(guī)地疊層。另外，通過上述處理， 將階段2的結(jié)構(gòu)的2層石墨烯無規(guī)地疊層。同樣，通過上述處理，在高階的階段結(jié)構(gòu)中，將 與其階數(shù)對(duì)應(yīng)的疊層數(shù)的石墨烯疊層體作為1單元，將各單元彼此無規(guī)地疊層。即，在將與 上述階數(shù)對(duì)應(yīng)的疊層數(shù)的石墨烯疊層體作為1單元的情況下，本發(fā)明中的無規(guī)結(jié)構(gòu)的GIC 為具有無規(guī)地疊層的結(jié)構(gòu)、各層之間不具有規(guī)則性的GIC。因此，在XRD圖譜中，幾乎未出現(xiàn) 源自石墨或堿金屬-GIC的階段1~3的結(jié)構(gòu)的峰。
[0066] 對(duì)于上述反應(yīng)時(shí)間沒有特別限定，在非氧化性氣氛下與極性質(zhì)子性溶劑接觸時(shí)， 階段結(jié)構(gòu)瞬間破壞。而且，各階段結(jié)構(gòu)特有的顏色消失，變?yōu)楹谏?。因此，反?yīng)時(shí)間只要為 瞬間~1小時(shí)左右即可。
[0067] 如后述的實(shí)施例1及實(shí)施例2可以明確，與該極性質(zhì)子性溶劑接觸時(shí)，石墨中石墨 烯的疊層規(guī)則性消失，可得到與各階段結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的單元無規(guī)地疊層而成的無規(guī)結(jié)構(gòu)GIC。
[0068] 另外，也可以如上所述在使極性質(zhì)子性溶劑在非氧化性氣氛下與堿金屬-GIC接 觸之后，將成為無規(guī)結(jié)構(gòu)的堿金屬-GIC暴露在含氧氣氛下。
[0069] 其結(jié)果，可以認(rèn)為：例如在堿金屬為K的情況下，在極性質(zhì)子性溶劑、未反應(yīng)的K和 氧之間產(chǎn)生下述的反應(yīng)，生成K 20。
[0070] 4Κ+〇2- 2Κ 20
[0071] 在如上得到的無規(guī)結(jié)構(gòu)GIC中，即使K被氧化，石墨烯自身也不會(huì)被氧化。由于石 墨烯未經(jīng)過氧化過程，因此，最終得到的無規(guī)結(jié)構(gòu)的GIC的氧化度低，是疏水性的。因此，可 使其分散于疏水性分散介質(zhì)而容易地得到分散體。作為上述分散介質(zhì)，可優(yōu)選使用非極性 有機(jī)溶劑。作為這樣的非極性有機(jī)溶劑，可以舉出：己烷、甲苯、二甲苯等。另外，可以使無 規(guī)結(jié)構(gòu)的GIC分散于具有表面活性劑的親水性溶劑而容易地得到分散體。
[0072] 這樣的表面活性劑沒有特別限定，可從陰離子性、陽離子性、陰離子性的表面活性 劑中適當(dāng)選擇來使用。作為極性溶劑，可使用含有水的溶劑。
[0073] 在本發(fā)明中，提供一種無規(guī)結(jié)構(gòu)GIC分散于上述分散介質(zhì)中而形成的無規(guī)結(jié)構(gòu) GIC分散體。這樣的無規(guī)結(jié)構(gòu)GIC分散體由于呈現(xiàn)無規(guī)結(jié)構(gòu)GIC分散于分散介質(zhì)中的狀態(tài)， 因此，有利于通過超聲波或剪切等進(jìn)行公知的剝離處理。因此，通過利用超聲波處理或剪切 處理來實(shí)施公知的剝離工序，可容易地得到疊層數(shù)少的薄片化石墨或分散了類石墨烯碳材 料的分散液。另外，為了從分散有薄片化石墨或類石墨烯碳材料的分散液中提取薄片化石 墨或類石墨烯碳材料，可使用過濾或離心清洗、干燥這樣的現(xiàn)有方法。而且，如上所述，由于 石墨烯未經(jīng)過氧化過程，因此，可得到導(dǎo)電性或熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的薄片化石墨或類石墨烯碳 材料。
[0074] (薄片化石墨分散液的制造方法）
[0075] 在本發(fā)明的薄片化石墨分散液的制造方法中，首先，準(zhǔn)備通過上述本發(fā)明的無規(guī) 結(jié)構(gòu)GIC的制造方法得到的無規(guī)結(jié)構(gòu)GIC。
[0076] 接著，將上述無規(guī)結(jié)構(gòu)GIC添加于