本发明属于碳材料技术领域，具体是涉及一种高纯度多层石墨烯的制备方法。
背景技术：
石墨烯是由单层碳原子以sp2杂化方式键合形成的具有六方点阵蜂窝状结构的纳米碳材料，属于一种新型的二维晶体材料。石墨烯具有良好的导电性、导热性、机械性能、透光性和电子学特性，在能量存储、光电子器件和复合材料领域具有广泛的应用前景。因此，石墨烯目前已经成为材料学、物理学和化学等多个学科领域的研究热点。在产业化方面，由于各种制备技术的发展，石墨烯产品的开发近年来也取得了显著地进展。
石墨烯产品的制备方法多样，主要包括微机械剥离法、外延生长法、化学气相沉淀CVD法和氧化石墨还原法，微机械剥离方法可控性较差，制得的石墨烯尺寸较小且存在很大的不确定性；外延生长法能耗高，所用设备需要在高温下保持超高真空，这为设备的设计制造带来了极大的难度；化学气相沉淀CVD法在制备后期，对于石墨烯的转移过程比较复杂，而且制备成本较高；氧化石墨还原法也被认为是目前制备石墨烯的最佳方法之一，该方法操作简单、制备成本低，可以大规模地制备出石墨烯，已成为石墨烯制备的有效途径。但是存在一些弊端，产品质量和纯度比较低，因此，探索一种的高纯度的石墨烯制备方法，对实现石墨烯的广泛应用具有十分重要的价值。
技术实现要素：
针对上述现存技术问题，本发明公开了一种高纯度多层石墨烯的制备方法，具有操作方便、产品纯度高等特点。
本发明目解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种高纯度多层石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：采用致密结晶状石墨为原料，将致密结晶状石墨置于粉碎机中粉碎，过200-300目筛网，得到石墨粉末；
(2)成型：采用单层平板连续碾压法将石墨粉末进行加工，首先将石墨粉末装入给料装置中，均匀洒落在输送带上，使用压力辊进行碾压，形成石墨料层，加热石墨料层，最后将初步成型的石墨料层送入控制厚度尺寸的辊筒中，按所需厚度再压一次，以便得到厚度均匀的石墨板；
(3)切割：将石墨板用石墨切割机进行切割，切割成所需大小的石墨片；
(4)液体氧化：将石墨片、液体氧化剂混合均匀，置于密闭反应容器中，于冰水中反应1-4h后，常温下搅拌反应0.5-2h，得到第一悬浊液，将第一悬浊液用去离子水洗涤抽滤至中性，置于烘箱中干燥，得到干燥的产物；
(5)固体氧化：将干燥的产物、固体氧化剂、溶剂混合均匀，加入到带有磁性搅拌子的密闭容器中，置于磁力搅拌器上，升温至30-70℃搅拌混合2-4h，得到第二悬浊液，将第二悬浊液用去离子水洗涤抽滤至中性，置于烘箱中干燥，得到氧化石墨；
(6)超声处理：将氧化石墨置于超声波清洗机中，进行超声处理，得到氧化石墨烯；
(7)还原：将氧化石墨烯、还原剂、溶剂混合均匀，加入到带有磁性搅拌子的密闭容器中，置于磁力搅拌器上，升温至40-60℃搅拌混合2-5h，得到第三悬浊液；
(8)纯化：将第三悬浊液抽滤，抽滤后用乙醇清洗，离心沉降3次，将沉降物用去离子水洗涤，离心沉降3次，最后再用乙醇离心沉降3次，将沉降物置于烘箱中干燥，得到多层石墨烯。
步骤(1)中所述致密结晶状石墨的含碳量为90％～95％。
步骤(2)中所述的加热时间为4-8h，加热温度为200-600℃；
步骤(2)中所述的石墨板厚度为0.2-0.8mm。
步骤(3)中所述石墨片为正方形，长度为0.5-1cm。
步骤(4)中、步骤(5)中所述干燥温度为40-80℃，时间为2-4h，步骤(8)中所述干燥温度为40-80℃，时间为12-18h。
步骤(4)中所述液体氧化剂为浓硫酸、过氧化氢，其中浓硫酸、过氧化氢的重量比为1～3:1，液体氧化剂与石墨片的重量比为15～20:1。
步骤(5)中所述固体氧化剂为高锰酸钾，溶剂为去离子水，其中固体氧化剂、溶剂、干燥的产物的重量比为5:100～400:1。
步骤(7)中所述还原剂为亚硫酸氢钠，溶剂为去离子水，其中还原剂、溶剂、氧化石墨烯的重量比为5：100-200：1。
步骤(8)中所述乙醇离心沉降条件为：转速4000～7000r/min，时间4-7min，去离子水离心沉降条件为：转速3000-4000r/min，时间5-9min。
本发明具有有益效果：本发明采用高纯度致密结晶状石墨为原料，分别采用固体氧化剂和液体氧化剂两次氧化，使石墨剥离充分，经过一系列的制备方法，最终得到纯度高的多层石墨烯，本发明操作方便，生产设备少，成本低廉，便于推广应用，适于规模化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1
(1)粉碎：采用致密结晶状石墨为原料，将致密结晶状石墨置于粉碎机中粉碎，过200目筛网，得到石墨粉末；
(2)成型：采用单层平板连续碾压法将石墨粉末进行加工，首先将石墨粉末装入给料装置中，均匀洒落在输送带上，使用压力辊进行碾压，形成石墨料层，加热石墨料层，加热温度为200℃，加热时间为8h，最后将初步成型的石墨料层送入控制厚度尺寸的辊筒中，按所需厚度再压一次，得到厚度为0.8mm的石墨板；
(3)切割：将石墨板用石墨切割机进行切割，切割成长度为1cm的正方形石墨片；
(4)液体氧化：将石墨片、浓硫酸，过氧化氢按重量比1:10:10混合均匀，置于密闭反应容器中，于冰水中反应1h后，常温下搅拌反应2h，得到第一悬浊液，将第一悬浊液用去离子水洗涤抽滤至中性，置于烘箱中干燥，干燥温度为40℃，时间为4h，得到干燥的产物；
(5)固体氧化：将干燥的产物、高锰酸钾、去离子水按重量比1:5:160混合均匀，加入到带有磁性搅拌子的密闭容器中，置于磁力搅拌器上，升温至30℃搅拌混合2h，得到第二悬浊液，将第二悬浊液用去离子水洗涤抽滤至中性，置于烘箱中干燥，干燥温度为40℃，时间为4h，得到氧化石墨；
(6)超声处理：将氧化石墨置于超声波清洗机中，进行超声处理，得到氧化石墨烯；
(7)还原：将氧化石墨烯、亚硫酸氢钠、去离子水按重量比1:5:100混合均匀，加入到带有磁性搅拌子的密闭容器中，置于磁力搅拌器上，升温至40℃搅拌混合5h，得到第三悬浊液；
(8)纯化：将第三悬浊液抽滤，抽滤后用乙醇清洗，离心沉降3次，离心机转速4000r/min，离心时间7min，将沉降物用去离子水洗涤，离心沉降3次，离心机转速4000r/min，离心时间5min，最后再用乙醇离心沉降3次，，离心机转速4000r/min，离心时间7min，将沉降物置于烘箱中干燥，干燥温度为50℃，时间为12h，得到多层石墨烯。
实施例2
(1)粉碎：采用致密结晶状石墨为原料，将致密结晶状石墨置于粉碎机中粉碎，过250目筛网，得到石墨粉末；
(2)成型：采用单层平板连续碾压法将石墨粉末进行加工，首先将石墨粉末装入给料装置中，均匀洒落在输送带上，使用压力辊进行碾压，形成石墨料层，加热石墨料层，加热温度为400℃，加热时间为5h，最后将初步成型的石墨料层送入控制厚度尺寸的辊筒中，按所需厚度再压一次得到厚度为0.6mm的石墨板；
(3)切割：将石墨板用石墨切割机进行切割，切割成长度为1cm的正方形石墨片；
(4)液体氧化：将石墨片、浓硫酸，过氧化氢按重量比1:9:9混合均匀置于密闭反应容器中，于冰水中反应4h后，常温下搅拌反应0.5h，得到第一悬浊液，将第一悬浊液用去离子水洗涤抽滤至中性，置于烘箱中干燥，干燥温度为60℃，时间为3h，得到干燥的产物；
(5)固体氧化：将干燥的产物、高锰酸钾、去离子水按重量比1:5:200混合均匀，加入到带有磁性搅拌子的密闭容器中，置于磁力搅拌器上，升温至70℃搅拌混合2h，得到第二悬浊液，将第二悬浊液用去离子水洗涤抽滤至中性，置于烘箱中干燥，干燥温度为40℃，时间为4h，得到氧化石墨；
(6)超声处理：将氧化石墨置于超声波清洗机中，进行超声处理，得到氧化石墨烯；
(7)还原：将将氧化石墨烯、亚硫酸氢钠、去离子水按重量比1:5:150混合均匀，加入到带有磁性搅拌子的密闭容器中，置于磁力搅拌器上，升温至60℃搅拌混合2h，得到第三悬浊液；
(8)纯化：将第三悬浊液抽滤，抽滤后用乙醇清洗，离心沉降3次，离心机转速5000r/min，离心时间5min，将沉降物用去离子水洗涤，离心沉降3次，离心机转速4000r/min，离心时间8min，最后再用乙醇离心沉降3次，离心机转速5000r/min，离心时间5min，将沉降物置于烘箱中干燥，干燥温度为80℃，时间为12h，得到多层石墨烯。
实施例3
(1)粉碎：采用致密结晶状石墨为原料，将致密结晶状石墨置于粉碎机中粉碎，过300目筛网，得到石墨粉末；
(2)成型：采用单层平板连续碾压法将石墨粉末进行加工，首先将石墨粉末装入给料装置中，均匀洒落在输送带上，使用压力辊进行碾压，形成石墨料层，加热石墨料层，加热温度为600℃，加热时间为4h，最后将初步成型的石墨料层送入控制厚度尺寸的辊筒中，按所需厚度再压一次，得到厚度为0.7mm的石墨板；
(3)切割：将石墨板用石墨切割机进行切割，切割成长度为1cm的正方形石墨片；
(4)液体氧化：将石墨片、浓硫酸，过氧化氢按重量比1:15:5混合均匀，置于密闭反应容器中，于冰水中反应3h后，常温下搅拌反应2h，得到第一悬浊液，将第一悬浊液用去离子水洗涤抽滤至中性，置于烘箱中干燥，干燥温度为60℃，时间为4h，得到干燥的产物；
(5)固体氧化：将干燥的产物、高锰酸钾、去离子水按重量比1:5:400混合均匀，加入到带有磁性搅拌子的密闭容器中，置于磁力搅拌器上，升温至50℃搅拌混合3h，得到第二悬浊液，将第二悬浊液用去离子水洗涤抽滤至中性，置于烘箱中干燥，干燥温度为60℃，时间为4h，得到氧化石墨；
(6)超声处理：将氧化石墨置于超声波清洗机中，进行超声处理，得到氧化石墨烯；
(7)还原：将将氧化石墨烯、亚硫酸氢钠、去离子水按重量比1:5:200混合均匀，加入到带有磁性搅拌子的密闭容器中，置于磁力搅拌器上，升温至50℃搅拌混合5h，得到第三悬浊液；
(8)纯化：将第三悬浊液抽滤，抽滤后用乙醇清洗，离心沉降3次，离心机转速4000r/min，离心时间6min，将沉降物用去离子水洗涤，离心沉降3次，离心机转速3000r/min，离心时间7min，最后再用乙醇离心沉降3次，离心机转速4000r/min，离心时间6min，将沉降物置于烘箱中干燥，干燥温度为60℃，时间为14h，得到多层石墨烯。
以上所述仅为本发明的较佳实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。