本发明涉及石墨烯领域，具体涉及一种石墨烯的制备方法。
背景技术：
：石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨。由于石墨烯具有十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性，在物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都得到了长足的发展。目前，石墨烯常见的粉体生成方法为机械剥离法、氧化还原法、sic外延生长法，薄膜生产方法、化学气相沉积法生产的石墨烯品质较高，但是均不能实现高效率大规模量产，且难以保证石墨烯的纯度。为解决这一问题，中国专利201210160242.8将爆炸性物质与膨胀石墨混合后在密封反应器中高温处理后得到石墨烯，该制备方法无还原物质或者还原气氛存在，因此所得石墨烯纯度不高，大多为氧化石墨烯，且该方法无法连续生产。中国专利cn107032338a将石墨粉分散在液态石蜡中，然后通过高压喷雾喷入电极之间，使其在大电流中裂解形成石墨烯，该专利存在以下不足：①鉴于电流不能产生巨大的机械作用力，电流裂解生成的石墨粉难以剥离得到石墨烯；②石蜡不具备爆炸性，单纯依赖裂解难以大量生成石墨烯，导致石墨烯产率极低，纯度差，品质低。技术实现要素：本发明提供了一种石墨烯的制备方法，包括以下制备步骤：步骤1：制备炸药分散液将炸药、表面活性剂加入到碳源中，机械快速分散得到炸药分散液，其中炸药、表面活性剂与碳源的质量比为1～20:0.1～5:100。步骤2：制备石墨烯将炸药分散液经氧化性气体由喷雾器喷入密闭反应器中，经能量引发爆炸，得到石墨烯，氧化性气体与炸药的质量比为1～20:100。炸药在引爆时释放出巨大的能量和剥离机械力，巨大的能量使碳源在短时间内碳化成多层石墨烯，而巨大的机械力使碳化的石墨烯剥离成低层数的石墨烯。炸药用量过大，爆炸时产生过大的能量和机械力，不仅容易将石墨烯氧化，而且还不利于大面积石墨烯的生成；炸药用量过小，爆炸时产生的能量和机械力不够，一方面不能将碳源完全石墨烯化，另一方面不利于低层数石墨烯的生成。表面活性剂将炸药稳定地分散在碳源中，有效防止出现炸药在碳源中分层、沉淀等问题，从而不能将碳源均匀石墨烯化。表面活性剂用量过多，多余的表面活性剂不仅起不到作用且增加了成本，还影响石墨烯的纯度；表面活性剂用量过小，炸药在碳源中的分散稳定性欠佳。液态碳氢化合物与气态碳氢化合物相比具有较长的碳链，有利于生成碳链较长面积较大的石墨烯。碳源用量过大，难以完全转化为石墨烯；碳源用量过小，生产的石墨烯中氧化石墨烯的含量较高。氧化性气体为炸药的爆炸提供了条件。氧化性气体用量过大，生成的石墨烯容易氧化成氧化石墨烯；氧化性气体用量过小，炸药难以发生爆炸或者爆炸时提供的能量和机械力有限，不能充分的将碳源石墨烯化和低层数化。本发明的有益效果是：1、本发明以液体碳氢化合物为碳源，碳链较长，有利于生成碳链较长面积较大的石墨烯。2、本发明中的液体碳氢化合物在爆炸的过程中迅速碳化并剥离，形成高纯度、高性能、低层数的石墨烯，同时该方法生成效率高、可大规模量产。3、本发明中的液体碳氢化合物在爆炸生成石墨烯的同时，可作为还原剂抑制石墨烯的过度氧化，保证了石墨烯的纯度。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例提供一种石墨烯的制备方法，包括以下制备步骤：步骤1：制备炸药分散液将炸药、表面活性剂加入到碳源中，机械快速分散得到炸药分散液，其中炸药、表面活性剂与碳源的质量比为1～20:0.1～5:100。步骤2：制备石墨烯将炸药分散液经氧化性气体由喷雾器喷入密闭反应器中，经能量引发爆炸，得到石墨烯，氧化性气体与炸药的质量比为1～20:100。步骤1所述的炸药为雷汞、氮化铅、二硝基重氮酚、梯恩梯、黑索金、泰安、硝化甘油、铵梯炸药、铵油炸药、硝铵类炸药、硝化甘油类炸药、奖状炸药、含水炸药、乳化炸药、离子交换炸药、达纳炸药、c4塑胶炸药、全氮阴离子盐、金属氢中的至少一种。炸药在引爆时释放出巨大的能量和剥离机械力，巨大的能量使碳源在短时间内碳化成多层石墨烯，而巨大的机械力使碳化的石墨烯剥离成低层数的石墨烯。炸药用量过大，爆炸时产生过大的能量和机械力，不仅容易将石墨烯氧化，而且还不利于大面积石墨烯的生成；炸药用量过小，爆炸时产生的能量和机械力不够，一方面不能将碳源完全石墨烯化，另一方面不利于低层数石墨烯的生成。步骤1所述表面活性剂为非离子型表面活性剂、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、硅烷偶联剂中的至少一种。表面活性剂将炸药稳定地分散在碳源中，有效防止出现炸药在碳源中分层、沉淀等问题，从而不能将碳源均匀石墨烯化。表面活性剂用量过多，多余的表面活性剂不仅起不到作用且增加了成本，还影响石墨烯的纯度；表面活性剂用量过小，炸药在碳源中的分散稳定性欠佳。步骤1所述碳源为液态碳氢化合物。液态碳氢化合物与气态碳氢化合物相比具有较长的碳链，有利于生成碳链较长面积较大的石墨烯。碳源用量过大，难以完全转化为石墨烯；碳源用量过小，生产的石墨烯中氧化石墨烯的含量较高。步骤2中所述氧化性气体为氧气、空气、氧气与其他气体的混合气体中的至少一种。氧化性气体为炸药的爆炸提供了条件。氧化性气体用量过大，生成的石墨烯容易氧化成氧化石墨烯；氧化性气体用量过小，炸药难以发生爆炸或者爆炸时提供的能量和机械力有限，不能充分的将碳源石墨烯化和低层数化。步骤2中所述能量为电火花、电极、撞击中的一种。外界能量和氧气是炸药发生爆炸的要素。为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。实施例1：步骤s11：制备炸药分散液将硝化甘油、阳离子表面活性剂加入到液态碳氢化合物中，机械快速分散得到炸药分散液，其中炸药、表面活性剂与液态碳氢化合物的质量比为1:0.1:100。步骤s12：制备石墨烯将炸药分散液经氧气由喷雾器喷入密闭反应器中，经能量引发爆炸，得到石墨烯，氧化性气体与炸药的质量比为1:100。实施例2：步骤s21：制备炸药分散液将黑索金、阳离子表面活性剂加入到液态碳氢化合物中，机械快速分散得到炸药分散液，其中炸药、表面活性剂与液态碳氢化合物的质量比为20:5:100。步骤s22：制备石墨烯将炸药分散液经空气由喷雾器喷入密闭反应器中，经能量引发爆炸，得到石墨烯，氧化性气体与炸药的质量比为20:100。实施例3：步骤s31：制备炸药分散液将梯恩梯、非离子型表面活性剂加入到液态碳氢化合物中，机械快速分散得到炸药分散液，其中炸药、表面活性剂与液态碳氢化合物的质量比为10:2:100。步骤s32：制备石墨烯将炸药分散液经氧气由喷雾器喷入密闭反应器中，经能量引发爆炸，得到石墨烯，氧化性气体与炸药的质量比为10:100。实施例4：步骤s41：制备炸药分散液将硝铵类炸药、两性表面活性剂加入到液态碳氢化合物中，机械快速分散得到炸药分散液，其中炸药、表面活性剂与液态碳氢化合物的质量比为8:1:100。步骤s42：制备石墨烯将炸药分散液经氧气和甲烷混合气体由喷雾器喷入密闭反应器中，经能量引发爆炸，得到石墨烯，氧气、甲烷与炸药的质量比为6:4:100。实施例5：步骤s51：制备炸药分散液将全氮阴离子盐炸药、两性表面活性剂加入到液态碳氢化合物中，机械快速分散得到炸药分散液，其中炸药、表面活性剂与液态碳氢化合物的质量比为10:2:100。步骤s52：制备石墨烯将炸药分散液经氧气由喷雾器喷入密闭反应器中，经能量引发爆炸，得到石墨烯，氧化性气体与炸药的质量比为10:100。对比例1：在实施例3中，将液体碳氢化合物换为气体碳氢化合物。对比例2：在实施例3中，不加入梯恩梯。对比例3：在实施例3中，密闭反应器中不通入氧气。对比例4：石墨粉分散在液态石蜡中，然后通过高压喷雾喷入电极之间，使其在大电流中裂解。相关性能测试：将上述实施例1-5和对比例1-4提供的产品性能如表1所示。表1性能测试表样品石墨烯生成率石墨烯层数石墨烯面积实施例182％5～10100mm*100mm实施例296％2～4150mm*150mm实施例398％1～3180mm*180mm实施例497％2～4160mm*160mm实施例597％2～4170mm*170mm对比例197％2～420mm*20mm对比例20％无石墨烯0％对比例30％无石墨烯0％对比例40％石墨粉0％从上表的测试结果可以看出，本发明实施例制备的一种高纯度高性能石墨烯具有纯度高、石墨烯层数低、石墨烯面积大等特点。由实施例3与对比例1比较可看出，液体碳氢化合物比气体碳氢化合物生成的石墨烯面积更大；由实施例3与对比例2和对比例3比较可看出，没有炸药和氧气，液体碳氢化合物不能生成石墨烯；由实施例3与对比例4比较可看出，石墨粉分散在液态石蜡中，然后通过高压喷雾喷入电极之间，使其在大电流中裂解，不能生成石墨烯。以上是对本发明实施例所提供的高纯度高性能石墨烯进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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。当前第1页12