插层。
[0027]图3为实施例1制得的插层样品的FT-1R谱图，从图3中可看出，在2330cm—1和627cm―1附近出现较强的吸收峰，这是由于在石墨中插入的CO2分子的不对称伸缩振动和面内(外)弯曲振动引起的；另外1737cm—1附近的峰归属于样品片层边缘羧基的-C=O伸缩振动；1168cm—1附近的峰归属于样品层间的C-O-C伸缩振动。
[0028]图4为本发明实施例1制得的寡层石墨烯的XRD图，可看出，在2Θ为23°附近出现衍射峰，与石墨的(002)晶面衍射峰位置相近，但衍射峰变宽、强度减弱，这是由于球磨、插层后石墨片层尺寸缩小、晶体结构的完整性下降、无序度增加导致的;在2Θ为43°附近较弱的衍射峰，为石墨烯的(100)晶面衍射峰。
[0029]图5为本发明实施例1制得的寡层石墨烯的TEM图，可看出，所制备的寡层石墨烯呈片层结构且透明度较高，表明其层数较少。
[0030]
实施例2:
一种球磨辅助C02插层制备寡层石墨烯的方法，包括以下步骤:
(1)将直径为3.5mm的聚四氟乙烯球加入到10mL的聚四氟乙烯球磨罐中，使聚四氟乙烯球占聚四氟乙烯球磨罐容积的三分之一；
(2)向聚四氟乙烯球磨罐中加入将3g粒径为400目的球形石墨，使得球形石墨与聚四氟乙烯球的质量比为1:20;
(3)将聚四氟乙稀球磨罐固定到行星球磨机上以600r/min的转速球磨6h，得到球磨样品，并将球磨样品转移到氧化铝陶瓷窑具中；
(4)将氧化铝陶瓷窑具送入气氛保护的CVD管式炉的中部，将CVD管式炉进行密封并抽真空，然后以流量为0.8L/min连续通入(》2气体；
(5)以速率为5°C/min进行加热升温到800°C保持lh，然后以降温速率为5°C/min进行降温至60°C，得插层样品；
(6 )将插层样品溶解于去离子水中形成浓度8mg/mL的溶液，然后以功率为300W对其进行超声剥离2h，得到寡层石墨烯溶液，最后对其进行真空干燥并研磨得到寡层石墨烯粉体。
[0031]
实施例3:
一种球磨辅助C02插层制备寡层石墨烯的方法，包括以下步骤:
(1)将直径为4mm的玛瑙球加入到10mL的玛瑙球磨罐中，使玛瑙球占玛瑙球磨罐容积的三分之一；
(2)向玛瑙球磨罐中加入3g粒径为325目的可膨胀石墨，使得可膨胀石墨与玛瑙球的质量比为1:50;
(3)将玛瑙球磨罐固定到行星球磨机上以300r/min的转速球磨48h，得到球磨样品，并将球磨样品转移到石英窑具中；
(4)将石英窑具送入气氛保护的CVD管式炉的中部，将CVD管式炉进行密封并抽真空，然后以流量为0.3L/min连续通入(》2气体；
(5)以速率为5°C/min进行加热升温到400°C保持3h，然后以降温速率为5°C/min进行降温至50°C，得插层样品；
(6 )将插层样品溶解于去离子水中形成浓度lmg/mL的溶液，然后以功率为1200W对其进行超声剥离0.5h，得到寡层石墨烯溶液，最后对其进行真空干燥并研磨得到寡层石墨烯粉体。
[0032]以上所述的实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种球磨辅助CO2插层制备寡层石墨烯的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)将球磨滚珠加入到球磨罐中，使球磨滚珠占球磨罐容积的三分之一； (2)向球磨罐中加入石墨，使得石墨与球磨滚珠的质量比为1:10?50; (3)将球磨罐固定到行星球磨机上球磨得到球磨样品，并将球磨样品转移到耐高温装载器皿中； (4)将耐高温装载器皿送入气氛保护的CVD管式炉的中部，将CVD管式炉进行密封并抽真空，然后连续通入CO2气体； (5)加热升温到400-800°C保持l_3h，然后进行降温至不高于70°C，得插层样品； (6)将插层样品溶解于去离子水中进行超声剥离0.5-2h，得到寡层石墨烯溶液，对其进行真空干燥并研磨，得到寡层石墨烯粉体。2.根据权利要求1所述的一种球磨辅助CO2插层制备寡层石墨烯的方法，其特征在于:所述步骤(I)中的球磨罐为玛瑙球磨罐、尼龙球磨罐、氧化锆球磨罐、聚四氟乙烯球磨罐、刚玉球磨罐、HJ球磨罐、硬质合金球磨罐或不锈钢球磨罐； 球磨滚珠为聚四氟乙烯球、氧化锆球、耐磨高铝球、PU球、玛瑙球、耐磨铬钢球、不锈钢球和高硬度硬质合金球中的至少一种;球磨滚珠的直径为2-10_。3.根据权利要求1所述的一种球磨辅助CO2插层制备寡层石墨烯的方法，其特征在于:所述步骤(2)中的石墨为鳞片石墨、可膨胀石墨、高定向热解石墨或球形石墨;石墨的粒径为200?625 目。4.根据权利要求1所述的一种球磨辅助CO2插层制备寡层石墨烯的方法，其特征在于:所述步骤(2)中的石墨与球磨滚珠的质量比为1:20。5.根据权利要求1所述的一种球磨辅助CO2插层制备寡层石墨烯的方法，其特征在于:所述步骤(3)中的耐高温装载器皿为石英窑具或氧化铝陶瓷窑具。6.根据权利要求1所述的一种球磨辅助CO2插层制备寡层石墨烯的方法，其特征在于:所述步骤(3)中球磨罐以300?600r/min的转速球磨6?48h。7.根据权利要求1所述的一种球磨辅助CO2插层制备寡层石墨烯的方法，其特征在于:所述步骤(4)中的连续通入C02气体的流量为0.3?0.8L/min。8.根据权利要求1所述的一种球磨辅助CO2插层制备寡层石墨烯的方法，其特征在于:所述步骤(5)中的加热升温到400-800°C的升温速率为5°C/min;降温至不高于70°C的降温速率为 5°C/min。9.根据权利要求1所述的一种球磨辅助CO2插层制备寡层石墨烯的方法，其特征在于:所述步骤(6)中将插层样品溶解于去离子水中形成插层样品水溶液的浓度不高于10mg/mL;超声剥离的超声波功率为300?1200W;真空干燥的温度为60?120°C。
【专利摘要】本发明公开了一种球磨辅助CO2插层制备寡层石墨烯的方法，其包括：将球磨滚珠和石墨加入到球磨罐中；将球磨罐固定到行星球磨机上球磨得到球磨样品；将球磨样品转移到耐高温装载器皿中并送入气氛保护的CVD管式炉密封并抽真空，然后连续通入CO2气体；加热得插层样品；将插层样品溶解于去离子水中进行超声剥离0.5-2h，得到寡层石墨烯溶液，对其进行真空干燥并研磨，得到寡层石墨烯粉体。本发明通过机械球磨对石墨的微观结构及堆叠状态进行修饰进而提高插层效果，再选用CO2为插层剂节能环保，在剥离过程中CO2气体不会留在石墨烯溶液中，避免了杂质的引入而提高石墨烯的质量并省去繁琐的清洗过程而缩短制备周期。
【IPC分类】C01B31/04
【公开号】CN105600781
【申请号】CN201610117654
【发明人】屈杨
【申请人】合肥国轩高科动力能源有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月2日