制备原始石墨烯纳米片的连续方法与流程

文档序号:12165014阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种制备C/O比≥100:1的原始石墨烯纳米片的方法,包括:通过使C/O比≥100:1且横向尺寸≤500μm的插层石墨片暴露于1300~12000℃的温度下小于2秒的时间来使所述插层石墨片膨胀,其特征在于,

a)得到的膨胀石墨的C/O比≥100:1,将得到的膨胀石墨分散于不存在表面活性剂或表面活性剂的存在量小于所述石墨的重量的1重量%的水中;

b)使步骤a)中得到的水性分散体经受根据以下方法中的一种或多种进行的剥离和尺寸减小处理:

b1)以每克石墨10~200Wh的能级进行的超声处理;

b2)在均化器中进行的高压均化处理,在所述均化器中,以高于35MPa的压力泵送石墨分散体通过截面不大于500μm的一个或多个微通道或颈管,在所述微通道或颈管中使膨胀石墨的粒子以5~200Wh/g的能级碰撞;

其中,所述剥离处理产生呈纳米片形式的C/O比≥100:1的高纯度石墨烯,其中至少90%的纳米片的横向尺寸(x,y)为50~50000nm,厚度(z)为0.34~50nm,且横向尺寸大于厚度(x,y>z)。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤a)中将石墨分散于水中是在高温膨胀步骤之后立即通过刚在石墨形成以后就将所述石墨收集于水中来进行的。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法以如下连续方式进行:向高温膨胀步骤中连续进料所述石墨片,将如此得到的膨胀石墨连续排放于水性介质中,并使分散于水性介质中的膨胀石墨连续经受根据超声破碎(b1)和/或高压均化(b2)的方法进行的剥离和尺寸减小处理。

4.根据前述任一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述在1300~12000℃的温度下膨胀小于2秒的时间的步骤是通过电弧,或在微波或高频感应炉中,或通过形成等离子体的方式进行的。

5.根据前述任一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述高压均化处理(b2)是在均化器中进行的,在所述均化器中,以高于100MPa的压力泵送膨胀石墨分散体通过截面不大于500μm的一个或多个颈管。

6.根据前述任一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述方法还包括浓缩或干燥在根据一种或多种方法(b1)或(b2)进行的剥离或尺寸减小处理之后得到的水性分散体的步骤。

7.根据前述任一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述干燥水性分散体是通过选自由冻干、在旋转蒸发器中蒸发、喷雾干燥组成的组中的方法进行的。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述浓缩步骤一直进行到得到最终浓度为6~30重量%的原始石墨烯纳米片的分散体。

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述浓缩步骤通过过滤、蒸发、离心进行。

10.原始石墨烯纳米片,其中,至少90%的原始石墨烯纳米片的横向尺寸(x,y)为100至小于10000nm,厚度(z)为0.34~50nm,横向尺寸大于厚度(x,y>z),且C:O比≥100:1。

11.根据权利要求10所述的原始石墨烯纳米片,不含表面活性剂或含有量为小于1重量%的表面活性剂。

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