一种石墨烯粉体的制备方法与流程

本发明属于石墨烯制备，具体涉及一种采用砂磨与高压气流相结合制备石墨烯粉体的方法。

背景技术：

1、石墨烯粉体被称为“神奇材料”，科学家甚至预言石墨烯粉末电池将改变21世纪。在电池电极材料中加入石墨烯，可以提高充电效率，增加电池容量。自组装多层石墨烯片不仅是锂空气电池的理想设计，还可以应用于许多其他潜在的储能领域，如电容器、电磁炮等。此外，石墨烯材料不依赖铂等贵金属，可有效降低成本和对环境的影响。

2、石墨烯粉体常见的生产方法包括剥离法、氧化还原法、sic外延生长法。其中，剥离法包括机械剥离法和液相剥离法，机械剥离是利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动来获得石墨烯薄层材料的方法，该方法操作简单，得到的石墨烯通常保持完整的晶体结构，但无法实现工业化规模生产。液相剥离相对于机械剥离操作简单，但必须通过干燥才能得到石墨烯粉体，具有干燥工艺费时、能耗大，高温可能导致石墨烯变性，过程中容易团聚等诸多问题。

技术实现思路

1、本发明针对上述技术问题进行，提供了一种采用砂磨与高压气流相结合制备石墨烯粉体的方法。该方法属于通过干法来制备石墨烯，在简化工艺的同时极度保留了石墨烯原有的结构与特性，成本大大降低。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、本发明提供的石墨烯粉体的制备方法，包括如下步骤：(1)将微米级石墨粉体通过砂磨机进行砂磨预处理，得到石墨粉体ⅰ；(2)将步骤(1)得到的石墨粉体ⅰ进行高压气流冲击、剥离、分散，得到多层石墨烯粉体ⅱ；(3)将步骤(2)得到的多层石墨烯粉体ⅱ再进行高压气流冲击、剥离、分散，得到少数层石墨烯粉体。

4、优选的，步骤(1)中，微米级石墨粉体的纯度为99.90wt％～99.99wt％，中值粒径d50为50～100μm。

5、优选的，石墨粉体的加入量不超过砂磨机腔体的上限，腔体内设置有砂磨球，而后关闭腔体，打开腔体冷却循环装置，设置转速、运转时间、停留冷却时间。

6、进一步优选，所使用的砂磨球规格为0.1μm、0.5μm、1μm中的一种或几种按照不同比例搭配使用，优选按照0.1μm、0.5μm、1μm的质量比为1:1:1进行搭配；砂磨时间为1～5小时，优选3小时。

7、进一步优选，砂磨机转速为1500～3000rpm，冷却循环装置中冷却液温度为10℃，停留冷却时间为30分钟。

8、优选的，步骤(2)中，进料速度为3～5kg/h，气流压力为0.5～0.8mpa，一次性通过；步骤(3)中，进料速度为8～10kg/h，气流压力为0.8～1.0mpa，同样一次性通过。

9、该步骤(2)和步骤(3)中所采用的气体为干燥的压缩空气。

10、本发明的有益保障及效果：

11、本发明首次采用砂磨与高压气流相结合的分散及剥离方式，制备得到的石墨烯结构完整，层数少，纯度高，且很好地保留了石墨烯的优异性能，可广泛应用于电子元器件、传感器、橡胶材料、导热材料等领域，具体如下：

12、原料方面，本发明采用石墨作为原材料，价格便宜成本低，较易剥离成石墨烯，并且可大大提高产率；

13、制备方法方面，采用砂磨与高压气流相结合的分散及剥离方式，不仅对设备要求简单，操作方便，生产步骤少，适合于大规模生产，而且避免了液相剥离方法中烘干所带来的诸多问题。本发明方法设备简单更利于产业化转换、环保、能耗低、充分保留石墨烯原有晶体结构不变。

14、质量方面，采用本发明制备方法得到的石墨烯结构完整，层数少，纯度高，且很好地保留了石墨烯的优异性能。

技术特征：

1.一种石墨烯粉体的制备方法，其特征在于，采用砂磨与高压气流相结合的方式制备，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的石墨烯粉体的制备方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的石墨烯粉体的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的石墨烯粉体的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求3所述的石墨烯粉体的制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求3所述的石墨烯粉体的制备方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的石墨烯粉体的制备方法，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的石墨烯粉体的制备方法，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的石墨烯粉体的制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明提供了石墨烯粉体的制备方法，包括：(1)将微米级石墨粉体通过砂磨机进行砂磨预处理；(2)将步骤(1)得到的石墨烯粉体进行高压气流冲击、剥离、分散，得到多层石墨烯粉体；(3)将步骤(2)得到的多层石墨烯粉体再进行高压气流冲击、剥离、分散，得到少数层石墨烯粉体。本发明首次采用砂磨与高压气流相结合的分散及剥离方式，制备得到的石墨烯结构完整，层数少，纯度高且很好地保留了石墨烯的优异性能，可广泛应用于电子元器件、传感器、橡胶材料、导热材料等领域。此外，本发明方法设备简单更利于产业化转换、环保、能耗低、充分保留石墨烯原有晶体结构不变。

技术研发人员：沈理欢,张逸瑾,赵志国,张逸俊,张燕萍,陈庆栋
受保护的技术使用者：上海利物盛纳米科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15