本發(fā)明涉及一種溶劑純化用石墨烯薄膜及其制造方法、利用該溶劑純化用石墨烯薄膜的溶劑純化系統(tǒng)，涉及一種通過親油性的表面特性和微細(xì)的孔，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)極性的親水-親油成分分離以及尺寸排阻分離，因此能夠在精細(xì)化工領(lǐng)域中使用的溶劑純化用石墨烯薄膜及其制造方法、利用該溶劑純化用石墨烯薄膜的溶劑純化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

用于純化溶劑或者“去除水分”的傳統(tǒng)方法是加熱蒸餾(thermaldistillation)。溶劑的揮發(fā)性高，因此加熱蒸餾存在嚴(yán)重的火災(zāi)以及爆炸風(fēng)險(xiǎn)。此外，溶劑水分的去除是非常低效率的方法。典型地，蒸餾需要搭配使用合適的干燥劑。典型的干燥劑可以是li、na、k、cah2以及l(fā)ialh4等。這些干燥劑的反應(yīng)性高，因此非常危險(xiǎn)。多年來，溶劑的加熱蒸餾所伴隨的火災(zāi)以及爆炸事故發(fā)生較多。化學(xué)家們確定，加熱蒸餾是他們所實(shí)施的最危險(xiǎn)的日常內(nèi)容之一。進(jìn)而，蒸餾裝置的維護(hù)以及干燥劑的驟冷是非常費(fèi)功夫的作業(yè)。

還有另一種純化方法利用所謂“grubbs裝置”，其對(duì)溶劑進(jìn)行干燥時(shí)不使用熱或水反應(yīng)性干燥劑，并且使用大型溶劑儲(chǔ)存池以及氧化鋁/催化劑柱，以便將氧氣去除至所需程度的純度。grubbs裝置占據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)公式以及研究空間。所述系統(tǒng)使用收納15～20升溶劑的大型儲(chǔ)存筒以及典型的高度超過30英寸、直徑大于3英寸的純化柱或缸。使用多個(gè)柱，并且其相互串聯(lián)。各柱收納活性化過濾介質(zhì)，該活性化過濾介質(zhì)在溶劑通過柱時(shí)從溶劑中去除污染物。溶劑僅通過一次柱而被過濾。當(dāng)溶劑到達(dá)最后一柱時(shí)，溶劑被充分過濾。

典型地，在通風(fēng)柜(fumehood)下將溶劑裝滿筒儲(chǔ)存池，以便排出所有危險(xiǎn)的溶劑蒸汽(fume)。溶劑可以提供至4升的容器。因此，裝滿筒需要使用多個(gè)容器。此外，例如，溶劑可以提供至諸如10升或20升容器的大型容器。這樣的容器一般重量較大。此外，有可能難以或無法在處于通風(fēng)柜下的狀態(tài)將這樣的容器的內(nèi)裝物注入到筒儲(chǔ)存池內(nèi)。

另外，在精細(xì)化工(finechemical)等涉及純凈物質(zhì)的化學(xué)產(chǎn)業(yè)中，溶劑的純度是主要事項(xiàng)。代表性地，在進(jìn)行有機(jī)合成時(shí)，為了純化溶劑，經(jīng)過數(shù)次的蒸餾(distillation)或者利用分子篩(molecularsieve)去除水分。蒸餾時(shí)利用沸點(diǎn)差實(shí)現(xiàn)獲得純凈溶劑的目的，同時(shí)去除粒子狀的雜質(zhì)和水分，但是使用便利性低，并且難以根據(jù)需要立即得到新鮮的蒸餾的溶劑。將分子篩包含在溶劑中，或者通過分子篩柱(molecularsievecolumn)以便純化溶劑，從而在有限的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)去除水分的目的，一般可做到50ppm程度的水分去除。

包含在溶劑中的雜質(zhì)中，水分在用于鋰二次電池的電解液(electrolyte)的主要溶劑即碳酸鹽系列中尤為重要。對(duì)于吸濕性大的碳酸鹽系列溶劑來說，一般在通過分子篩進(jìn)行純化之前含有200ppm以上的水分，純化之后也含有50ppm程度的水分，因而在制作鋰二次電池并工作時(shí)，通過充放電過程引起電池膨脹或者負(fù)極或正極物質(zhì)發(fā)生變形。由此，減少電池的容量以及壽命，這種現(xiàn)象受水分含有率的指數(shù)函數(shù)式的影響，這樣的精細(xì)化工中的溶劑純化以及水分去除雖然是重要的領(lǐng)域，但是也在使用傳統(tǒng)的純化系統(tǒng)。

最近，為了開發(fā)實(shí)現(xiàn)高性能放熱以及電磁波屏蔽等的材料，作為候選物質(zhì)，石墨烯備受關(guān)注。石墨烯具有優(yōu)秀的物理、化學(xué)、機(jī)械特性，因此報(bào)道有比以往使用的石墨或陶瓷等材料更加優(yōu)秀的特性。

所述石墨烯薄膜可以通過各種方法制造。石墨烯薄膜的制造方法可以代表性地分為干法和濕法。干法通過在銅或鎳箔上進(jìn)行氣相沉積，氣相沉積單層乃至多層的石墨烯，通過這種過程形成，如此形成在金屬箔上的石墨烯層通過pmma等支撐體轉(zhuǎn)印到塑料薄膜基板等上，并通過蝕刻過程去除背面的金屬箔，由此形成。關(guān)于如上所述的化學(xué)氣相沉積(chemicalvapordeposition)，在真空下形成石墨烯，制造工藝復(fù)雜，并且為了石墨烯薄膜的透明化，必然伴隨背面的金屬箔的蝕刻過程，因此存在環(huán)境問題。

一般的濕法制造還原石墨烯(reducedgrapheneoxide)后分散到溶劑中，并在對(duì)象基材上進(jìn)行涂層，從而制造石墨烯薄膜，或者為了得到比其更加均勻的涂層物，將氧化石墨烯(grapheneoxide)涂布于薄膜上并進(jìn)行干燥，然后暴露于聯(lián)氨(hydrazine)、碘酸(ih)等還原劑氣體中，以使涂布于薄膜上的氧化石墨烯還原，從而制造石墨烯薄膜。在這種情況下，通過干燥疊起石墨烯薄片，因此難以表現(xiàn)出石墨烯所具有的優(yōu)秀的本質(zhì)物理性質(zhì)。

[在先技術(shù)文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)]

(專利文獻(xiàn)1)韓國(guó)公開專利第2007-0114738號(hào)(公開日：2007.12.04.)

(專利文獻(xiàn)2)韓國(guó)授權(quán)專利第1278072號(hào)(授權(quán)日：2013.06.18.)

(專利文獻(xiàn)3)韓國(guó)授權(quán)專利第1294223號(hào)(授權(quán)日：2013.08.01)

(專利文獻(xiàn)4)韓國(guó)公開專利第2012-0049679號(hào)(公開日：2012.05.17)

(專利文獻(xiàn)5)韓國(guó)公開專利第2013-0029854號(hào)(公開日：2013.03.26.)

(專利文獻(xiàn)6)韓國(guó)公開專利第2014-0105668號(hào)(公開日：2014.09.02.)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于提供一種溶劑純化用石墨烯薄膜及其制造方法，所述溶劑純化用石墨烯薄膜因其親油性的表面特性和微細(xì)的孔，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)極性的親水-親油成分分離以及尺寸排阻分離，因此能夠在精細(xì)化工領(lǐng)域中使用。

本發(fā)明的另一目的在于，提供一種能夠利用溶劑純化用石墨烯薄膜能夠以超高純度對(duì)溶劑進(jìn)行純化的溶劑純化系統(tǒng)，所述溶劑純化用石墨烯薄膜通過其親油性的表面特性和微細(xì)的孔，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)極性的親水-親油成分分離以及尺寸排阻分離，因此能夠在精細(xì)化工領(lǐng)域中使用。

解決技術(shù)問題的方案

本發(fā)明涉及的溶劑純化用石墨烯薄膜，由多個(gè)石墨烯(graphene)板狀薄片(flakes)層疊而成，所述層疊的多個(gè)成對(duì)石墨烯板狀薄片中的至少一對(duì)石墨烯板狀薄片包含連接層與層之間的物理鍵或者化學(xué)鍵，薄膜的厚度為1nm至10μm，所述層疊的多個(gè)成對(duì)石墨烯板狀薄片之間的間隔(d-spacing)為至薄膜的碳/氧重量比(c/oratio，單位：碳的重量％/氧的重量％)為3至99.9。

連接層與層之間的化學(xué)鍵是基于氧的鍵(-c-o-c-)或是π-π鍵。

本發(fā)明涉及的溶劑純化用石墨烯薄膜的制造方法包括：分散液形成步驟，將氧化石墨烯分散到蒸餾水中，從而形成氧化石墨烯分散液；分散液約束步驟，將氧化石墨烯分散液約束在一對(duì)基板之間；水熱反應(yīng)以及熱還原步驟，向基板之間的氧化石墨烯分散液施加熱和壓力，以進(jìn)行水熱反應(yīng)，從而使氧化石墨烯熱還原并使石墨烯與石墨烯相互粘接。

優(yōu)選，基于氧化石墨烯的分散液的濃度為0.1mg/ml至200mg/ml。

優(yōu)選，基板使用表面均勻度在±0.1μm以下的玻璃基板。

在水熱反應(yīng)以及熱還原步驟中，將約束氧化石墨烯分散液的基板放入密閉壓力容器中，再施加熱和壓力。

優(yōu)選，水熱反應(yīng)以及熱還原步驟的溫度為140℃至200℃。

水熱反應(yīng)以及熱還原步驟的時(shí)間可以是1至24小時(shí)。

本發(fā)明涉及的利用溶劑純化用石墨烯薄膜的溶劑純化系統(tǒng)包括：過濾器外殼，內(nèi)置有石墨烯薄膜；以及壓力生成器，其生成用于使溶劑通過石墨烯薄膜以進(jìn)行純化所需的壓力，其中，過濾器外殼上形成有：流入口，使純化前的溶劑流入；流出口，使純化后的溶劑流出；去除口，用于去除溶劑純化過程中殘留的水分或者親水成分。

去除口連通至過濾器外殼中溶劑通過石墨烯薄膜之前的空間。流入口可以與純化前的溶劑流動(dòng)的管路連通，或者與用于儲(chǔ)存純化前的溶劑的溶劑儲(chǔ)存罐連通。流出口可以與純化后的溶劑流動(dòng)的管路連通，或者與用于儲(chǔ)存純化后的溶劑的純化溶劑儲(chǔ)存罐連通。

壓力生成器可以是設(shè)置在所述流入口處并用于生成正壓的泵。優(yōu)選，對(duì)溶劑施加的正壓為1.5至3000大氣壓。壓力生成器也可以是設(shè)置在流出口處并用于生成負(fù)壓的真空泵。

有益效果

根據(jù)本發(fā)明涉及的溶劑純化用石墨烯薄膜及其制造方法，通過親油性的表面特性和微細(xì)的孔，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)極性的親水-親油成分分離以及尺寸排阻分離，因此能夠在精細(xì)化工領(lǐng)域中使用。此外，通過利用溶劑純化用石墨烯薄膜的溶劑純化系統(tǒng)，能夠純化超高純度的溶劑。

根據(jù)本發(fā)明，高效地分離烴類或極性及非極性有機(jī)溶劑，其中，特別是能夠分離碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、甲苯、二甲苯、苯、己烷、癸烷、二甲基甲酰胺、豆油、原油以及性狀與此類似的有機(jī)溶劑。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明實(shí)施例涉及的溶劑純化用石墨烯薄膜的制造方法的工藝概略圖。

圖2是按照?qǐng)D1的制造方法制造的溶劑純化用石墨烯薄膜的剖面的模擬圖。

圖3是示出本發(fā)明實(shí)施例涉及的利用溶劑純化用石墨烯薄膜的溶劑純化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖4是示出圖3中的石墨烯薄膜以及過濾器外殼的詳細(xì)剖視圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明可以施加各種變更，可以具有各種實(shí)施例，下面例示出特定實(shí)施例，并在此進(jìn)行詳細(xì)說明。但是應(yīng)理解為，這并非旨在將本發(fā)明限定于特定的實(shí)施方式，而是包含本發(fā)明的思想以及技術(shù)范圍內(nèi)的所有變更、等同物乃至替代物。

在本發(fā)明中所使用的術(shù)語只是用來說明特定的實(shí)施例，并非旨在限定本發(fā)明。除非文章中明確指出其它情況，否則單數(shù)的表述包括復(fù)數(shù)的表述。應(yīng)理解為，在本申請(qǐng)中“包括”或者“具有”等術(shù)語表示存在說明書中所記載的特征、數(shù)字、步驟、動(dòng)作、構(gòu)成要素、構(gòu)件或者其組合，并不排除存在或增加一個(gè)以上的其它特征或數(shù)字、步驟、動(dòng)作、構(gòu)成要素、構(gòu)件或者其組合的可能性。

本發(fā)明的實(shí)施例涉及的溶劑純化用石墨烯薄膜經(jīng)過分散液形成步驟、分散液約束步驟、水熱反應(yīng)以及熱還原步驟制造而成。分散液形成步驟是將氧化石墨烯分散到蒸餾水中，從而形成分散液的步驟。分散液約束步驟是將氧化石墨烯分散液約束在一對(duì)基板之間的步驟。水熱反應(yīng)以及熱還原步驟是向基板之間的氧化石墨烯分散液施加熱和壓力，以便進(jìn)行水熱反應(yīng)，從而使氧化石墨烯熱還原的同時(shí)使石墨烯與石墨烯相互粘接的步驟。

圖1是示出本發(fā)明實(shí)施例涉及的溶劑純化用石墨烯薄膜的制造方法的工藝概略圖。參照?qǐng)D1，首先將氧化石墨烯分散到蒸餾水中，從而形成氧化石墨烯分散液20，然后將氧化石墨烯分散液20滴落到下部基板10上，用上部基板30覆蓋滴落了氧化石墨烯分散液20的下部基板10的上側(cè)并進(jìn)行安裝，然后對(duì)約束在下部基板10與上部基板30之間的氧化石墨烯分散液20施加熱和壓力，以便進(jìn)行水熱反應(yīng)以及熱還原，由此可以制造石墨烯薄膜40。

下部基板10或者上部基板30優(yōu)選可以使用硼硅酸鹽玻璃、堿石灰玻璃、硅晶片、碳化硅晶片、藍(lán)寶石晶片等材料的平坦的玻璃基板，但是本發(fā)明并非限定于此。下部基板10以及上部基板30優(yōu)選使用表面均勻度在±0.1μm以下的玻璃基板。

將氧化石墨烯板狀薄片分散到蒸餾水等分散介質(zhì)中，從而制備氧化石墨烯分散液20?？梢詫?duì)粉末狀態(tài)的石墨薄片(graphiteflake)進(jìn)行酸處理，從而制造所述氧化石墨烯板狀薄片。所述酸處理可以采用施陶登邁爾法(l.staudenmaier,ber.dtsch.chem.ges.,31,1481-1499,1898)、hummers法(w.hummers及另外一人,j.am.chem.soc.,80,1339,1958)、布羅迪法(b.c.brodie,ann.chim.phys.,59,466-472,1860)等方法進(jìn)行制造，或者采用化學(xué)氧化剝離法(modifiedhummer`smethod,chem.mater.1999.11.771)進(jìn)行制造。作為一例，用于進(jìn)行所述酸處理的酸可以是h2so4、kmno4、hcl或者h(yuǎn)no3等，當(dāng)同時(shí)使用h2so4和kmno4時(shí)能夠得到非常優(yōu)秀的氧化能力。

通過所述酸處理進(jìn)行制造的氧化石墨烯板狀薄片包含羧基、羰基、環(huán)氧基、羥基等親水基，因此對(duì)于蒸餾水等分散介質(zhì)的分散性良好。

分散介質(zhì)可以采用選自水、蒸餾水(超純水)、氫氧化鈉(naoh)、氫氧化鉀(koh)、氫氧化銨(nh4oh)、氫氧化鋰(lioh)、氫氧化鈣(ca(oh)2)水溶液、丙酮、甲乙酮、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇、聚乙二醇、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、己烷、環(huán)己酮、甲苯、三氯甲烷、二氯苯、二甲苯、三甲苯、吡啶、甲基萘、硝基甲烷、丙烯腈、十八胺、苯胺、二甲亞砜以及他們的混合物中的一種。本發(fā)明中優(yōu)選采用蒸餾水。

分散于蒸餾水中的氧化石墨烯分散液20的濃度優(yōu)選為0.1至200mg/ml。當(dāng)氧化石墨烯分散液的濃度低于0.1mg/ml時(shí)，氧化石墨烯板狀薄片的含量低，有可能難以形成用于純化溶劑的石墨烯薄膜，而當(dāng)氧化石墨烯分散液的濃度超過200mg/ml時(shí)，氧化石墨烯板狀薄片的凝聚現(xiàn)象有可能嚴(yán)重，對(duì)于用于純化溶劑的石墨烯薄膜來說并不合適。

在下部基板10上滴落1至50ml的氧化石墨烯分散液20，然后覆蓋上部基板30，則氧化石墨烯分散液20會(huì)展開至下部基板10與上部基板30的面積并被約束。除了將氧化石墨烯分散液20滴落到下部基板上的方法之外，也可以采用涂層的方法。涂層的方法可以采用旋涂、噴涂、棒涂、輥涂、浸漬涂布、網(wǎng)版印刷等。

氧化石墨烯分散液20在被約束在下部基板10與上部基板30之間的狀態(tài)下，在密閉壓力容器內(nèi)施加熱和壓力，隨之進(jìn)行水熱反應(yīng)以及熱還原步驟，則會(huì)使蒸餾水蒸發(fā)并從下部基板10與上部基板30之間擠出來，使得氧化石墨烯板狀薄片沿著蒸餾水?dāng)D出來的方向排列并且緊密地層疊，石墨烯與石墨烯相互粘接，從而形成溶劑純化用石墨烯薄膜40。

水熱反應(yīng)以及熱還原反應(yīng)的溫度為140℃至200℃。當(dāng)水熱反應(yīng)以及熱還原步驟的溫度低于140℃時(shí)，有可能無法充分地形成飽和水蒸汽壓，使得在溶劑純化用石墨烯薄膜的制作方面出現(xiàn)問題，而當(dāng)超過200℃時(shí)，有可能發(fā)生容器的爆炸以及再現(xiàn)性問題。

此外，水熱反應(yīng)以及熱還原步驟的壓力為5至15bar。當(dāng)水熱反應(yīng)以及熱還原步驟的壓力低于5bar時(shí)，飽和水蒸汽壓有可能不足，使得在溶劑純化用石墨烯薄膜的制作條件方面出現(xiàn)問題，而當(dāng)超過15bar時(shí)，有可能發(fā)生容器的爆炸以及再現(xiàn)性問題。

此外，水熱反應(yīng)以及熱還原步驟的時(shí)間為1至24小時(shí)，當(dāng)水熱反應(yīng)以及熱還原步驟的時(shí)間短于1小時(shí)時(shí)，有可能出現(xiàn)溶劑純化用石墨烯薄膜的制作時(shí)間不足的問題，而當(dāng)水熱反應(yīng)以及熱還原步驟的時(shí)間超過24小時(shí)時(shí)，溶劑純化用石墨烯薄膜的制作時(shí)間過長(zhǎng)，效率低。

圖2是按照所述制造方法制造的溶劑純化用石墨烯薄膜的剖面的模擬圖。參照?qǐng)D2，溶劑純化用石墨烯薄膜40由多個(gè)石墨烯(graphene)板狀薄片(flakes)41上下層疊而成，所述上下層疊的多個(gè)成對(duì)石墨烯板狀薄片41中的至少一對(duì)石墨烯板狀薄片41包含連接層與層之間的化學(xué)鍵42，溶劑純化用石墨烯薄膜40的厚度為1nm至10μm，所述上下層疊的多個(gè)成對(duì)石墨烯板狀薄片之間的間隔(d-spacing)為至石墨烯薄膜40的碳/氧重量比(c/oratio，單位：碳的重量％/氧的重量％)為3至99.9。

在所述制造方法的水熱反應(yīng)以及熱還原步驟中，隨著使多個(gè)氧化石墨烯板狀薄片分散的蒸餾水沿著石墨烯薄膜40的側(cè)面方向擠出來，多個(gè)氧化石墨烯板狀薄片沿著蒸餾水?dāng)D出來的方向排列并且層疊。

此外，在水熱反應(yīng)以及熱還原步驟中，隨著氧化石墨烯板狀薄片的水熱反應(yīng)以及熱還原同時(shí)進(jìn)行，上下層疊的多個(gè)成對(duì)石墨烯板狀薄片41中的至少一對(duì)石墨烯板狀薄片41包含連接層與層之間的化學(xué)鍵42。連接層與層之間的化學(xué)鍵42形成在上下層疊的一對(duì)石墨烯板狀薄片41的表面與表面之間。即，石墨烯板狀薄片41的化學(xué)鍵也可以形成在石墨烯板狀薄片41的側(cè)表面與側(cè)表面之間，也可以形成在側(cè)表面與表面之間，但是石墨烯薄膜40的特征在于，石墨烯板狀薄片41的化學(xué)鍵形成在表面與表面之間。

此時(shí)，連接層與層之間的所述化學(xué)鍵42可以是生成在石墨烯板狀薄片41所包含的親水基之間的基于氧的鍵(-c-o-c-)42a，也可以是生成在苯與苯之間的π-π鍵42b。通過所述基于氧的鍵42a，石墨烯薄膜40具有優(yōu)秀的機(jī)械特性，通過所述π-π鍵42b，石墨烯薄膜40具有優(yōu)秀的電學(xué)特性。

即，本發(fā)明涉及的石墨烯薄膜40通過水熱反應(yīng)以及熱還原制造而成，隨之其特征在于：具有石墨烯板狀薄片41整整齊齊層疊的結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有層與層之間的化學(xué)鍵42，所述化學(xué)鍵42無法在以往的具有氧化石墨烯板狀薄片整整齊齊層疊的結(jié)構(gòu)的石墨烯薄膜中看到。

此外，通過水熱反應(yīng)以及熱還原，氧化石墨烯板狀薄片的水熱反應(yīng)和熱還原同時(shí)進(jìn)行，隨之，所制造的石墨烯薄膜40的碳/氧重量比(c/oratio，單位：碳的重量％/氧的重量％)為3至99.9。石墨烯薄膜40具有較高的碳/氧重量比，隨之苯與苯之間的π-π鍵較多，因此導(dǎo)電性得以提高。

如上所述，通過水熱反應(yīng)以及熱還原，多個(gè)氧化石墨烯板狀薄片沿著蒸餾水?dāng)D出來的方向排列并且層疊，隨之，上下層疊的一對(duì)石墨烯板狀薄片41所形成的銳角為80至90度的石墨烯板狀薄片41的含量在石墨烯薄膜40整體中可以少于10摩爾％，優(yōu)選，上下層疊的一對(duì)石墨烯板狀薄片41所形成的銳角超過45度的石墨烯板狀薄片41的含量在石墨烯薄膜40整體中少于10摩爾％。

隨之，石墨烯薄膜40中石墨烯板狀薄片41更加緊密地層疊，從而能夠進(jìn)一步提升機(jī)械物理性質(zhì)以及電學(xué)物理性質(zhì)。

即，隨著石墨烯板狀薄片41更加緊密地層疊，上下層疊的多個(gè)成對(duì)石墨烯板狀薄片41之間的平均距離(d-spacing)為至

另一方面，本發(fā)明的溶劑純化用石墨烯薄膜40的制造方法可以進(jìn)一步包括，在水熱反應(yīng)以及熱還原之后，對(duì)石墨烯薄膜40額外進(jìn)行還原的步驟。

額外進(jìn)行還原的步驟可以在選自氫氣、氬氣以及它們的混合物中的某一種的氣氛下進(jìn)行。當(dāng)額外進(jìn)行還原的步驟在所述氣氛下進(jìn)行時(shí)，能夠防止高溫導(dǎo)致的氧化，因而優(yōu)選。

經(jīng)過額外進(jìn)行還原的步驟的石墨烯薄膜40具有較高的碳/氧重量比，同時(shí)由于不像以往那樣利用還原劑進(jìn)行還原，對(duì)于石墨烯薄膜整體來說，還原劑的含量可以少于5重量％，優(yōu)選為0.001至1重量％。當(dāng)還原劑的含量在5重量％以上時(shí)，還原劑有可能發(fā)揮雜質(zhì)的作用。

還原劑可以是氫氧化鈉(naoh)、氫氧化鉀(koh)、對(duì)苯二酚、氫氧化銨(nh4oh)、硼氫化鈉(nabh4)、聯(lián)氨(n2h4)、碘化氫(hi)、維生素c(vitaminc)等。

按照所述石墨烯薄膜的制造方法制造的石墨烯薄膜40可以是沒有支撐基材(substrate)的獨(dú)立結(jié)構(gòu)的石墨烯薄膜(free-standinggraphenemembranefilm)。

另一方面，按照本發(fā)明的石墨烯薄膜的制造方法制造的石墨烯薄膜40中，層疊的多個(gè)成對(duì)石墨烯板狀薄片中的至少一對(duì)石墨烯板狀薄片可以形成連接層與層之間的物理鍵，并且可以形成范德瓦爾斯鍵或者共價(jià)鍵等各種形式的化學(xué)鍵。

[制造例]溶劑純化用石墨烯薄膜的制造

通過化學(xué)氧化剝離法(modifiedhummer`smethod,chem.mater.1999.11.771)制造了氧化石墨烯板狀薄片。所制造的氧化石墨烯板狀薄片的大小為0.1至10μm。

將所制造的氧化石墨烯板狀薄片分散到蒸餾水中，使其具有5mg/ml的濃度，從而制備了氧化石墨烯分散液。

通過滴落涂層方法，向堿石灰材料的、長(zhǎng)1cm、寬1cm大小的下部基板滴落了1ml的所制備的氧化石墨烯分散液。

堿石灰材質(zhì)的、長(zhǎng)1cm、寬1cm大小的上部基板覆蓋到滴落涂覆所述氧化石墨烯分散液的下部基板的上側(cè)。

在180℃、10bar壓力條件下，對(duì)約束在所述下部基板與上部基板之間的氧化石墨烯分散液進(jìn)行了6小時(shí)的、同時(shí)施加熱和壓力的水熱反應(yīng)以及熱還原，從而制造了厚度為100nm的石墨烯薄膜。

圖3是示出本發(fā)明實(shí)施例涉及的利用溶劑純化用石墨烯薄膜的溶劑純化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，圖4是示出圖3中的石墨烯薄膜以及過濾器外殼的詳細(xì)剖視圖。如圖所示，本發(fā)明涉及的利用溶劑純化用石墨烯薄膜的溶劑純化系統(tǒng)100包括：內(nèi)置有石墨烯薄膜40的過濾器外殼110、壓力生成器120、溶劑儲(chǔ)存罐130、純化溶劑儲(chǔ)存罐140。

過濾器外殼110是內(nèi)置有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行制造的溶劑純化用石墨烯薄膜40的外殼，其具備：流入口110a，用于使純化前的溶劑流入；流出口110b，用于使純化后的溶劑流出；去除口110c，用于去除溶劑純化過程中殘留的水分以及親水成分。石墨烯薄膜40由兩側(cè)的支撐架111支撐，支撐架111的外側(cè)套上o型環(huán)112的同時(shí)套上隔離件113。

流入口110a與純化前的溶劑流動(dòng)的流入管150相連。流入口110a可以通過壓力生成器120直接與溶劑儲(chǔ)存罐130連通。流出口110b與純化后的溶劑流動(dòng)的流出管160相連。流出口110b可以直接與純化溶劑儲(chǔ)存罐140連通。去除口110c與用于去除溶劑純化過程中殘留的水分或者親水成分的去除管170相連。去除口110c連通至過濾器外殼110中溶劑通過石墨烯薄膜40之前的空間s。

支撐架111由特氟龍材料的網(wǎng)(mesh)或金屬材料的網(wǎng)形成，能夠使溶劑通過的支撐架，可以是各種形式的支撐架。o型環(huán)112可以是多種多樣的環(huán)，代表性地使用viton環(huán)。隔離件113是用于保持間隔的構(gòu)件，其選擇性地使用。

壓力生成器120是設(shè)置在過濾器外殼110的流入口處，生成用于使溶劑通過石墨烯薄膜40，以便進(jìn)行純化的壓力的泵，可以使用生成正壓的油壓泵、空氣泵、機(jī)械泵、定量泵、高壓泵、缸泵等，優(yōu)選能夠?qū)θ軇┦┘?.5至3000大氣壓進(jìn)行泵送的泵。壓力生成器也可以是設(shè)置在過濾器外殼110的流出口處并生成負(fù)壓(真空壓)的真空泵。負(fù)壓的有效范圍為1至0(vacuumzero)。

溶劑儲(chǔ)存罐130是用于儲(chǔ)存純化前的溶劑p1的罐。純化溶劑儲(chǔ)存罐140是用于儲(chǔ)存純化后的溶劑p2的罐，優(yōu)選具有能夠使用注射器的橡膠塞131的密閉型容器。橡膠塞131用作密閉狀態(tài)下與空氣進(jìn)行隔離，以便處理純化溶劑的途徑。

如上所述的溶劑純化系統(tǒng)100可以以并聯(lián)或串聯(lián)形式依次設(shè)置，以便多次純化溶劑，從而能夠用于超純度的純化。

根據(jù)這樣的溶劑純化系統(tǒng)100，將石墨烯薄膜40用作分離膜，從而通過親油性的表面特性和微細(xì)的孔，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)極性的親水-親油成分分離以及尺寸排阻分離，并高效地分離烴類或極性及非極性有機(jī)溶劑。其中，特別是能夠分離碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、甲苯、二甲苯、苯、己烷、癸烷、二甲基甲酰胺、豆油、原油以及性狀與此類似的有機(jī)溶劑。可分離的溶劑的粘度為0.1至5000mpa.s，通過親油成分之間的滲透，能夠?qū)崿F(xiàn)高粘度分離。

表1示出了使用本發(fā)明的溶劑純化系統(tǒng)100對(duì)有機(jī)溶劑進(jìn)行分離實(shí)驗(yàn)的示例。所示出的示例為，溶劑純化系統(tǒng)100中設(shè)置有根據(jù)上述[制造例]制造的溶劑純化用石墨烯薄膜40，在由壓力生成器120生成的2大氣壓的壓力下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并且連續(xù)設(shè)置了溶劑純化系統(tǒng)100，以便第一次以及第二次透過。

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、甲苯、間二甲苯、苯、己烷、癸烷、二甲基甲酰胺。對(duì)于所選的有機(jī)溶劑，通過卡爾·費(fèi)休水分滴定器滴定了水分含量，并以ppm示出。示出了通過石墨烯薄膜前后的水分含量ppm。大部分有機(jī)溶劑的單位面積的吐出量為3900至4200lmh(literpermetersquarehour：公升每平方米每小時(shí))。

[表1]

如表1所示，可知對(duì)于以往幾乎不可能分離的有機(jī)溶劑也能夠進(jìn)行高純度純化。

附圖標(biāo)記：

10：下部基板20：氧化石墨烯分散液

30：上部基板40：石墨烯薄膜

41：石墨烯板狀薄片42：化學(xué)鍵

42a：基于氧的鍵42b：π-π鍵

100：溶劑純化系統(tǒng)

110：過濾器外殼120：壓力生成器

130：溶劑儲(chǔ)存罐140：純化溶劑儲(chǔ)存罐

150：流入管160：流出管

170：去除管

p1：純化前的溶劑p2：純化后的溶劑