本发明提供一种大规模制备石墨烯纳米带的方法,属于二维新材料制备领域。
背景技术:
1、石墨烯纳米带具有尺寸小、长径比大、有带隙的特点,是石墨烯家族中的重要一员。其不仅可应用于新型电子器件,还可被用作金属基材料、催化材料和电极材料的理想增强体或添加剂。
2、目前,制备石墨烯纳米带的方法有:碳纳米管法破开(cn102666378a,cn101913599a、201210084629x等)、模板生长法(cn102243990a、2011102066086等)、石墨烯刻蚀法(cn102701196a等)和分子自组装法(cn103635423a、cn104379497a等)。这些方法都具有成本高,难以满足大规模制备的需要。
3、因此,开发一种大规模制备石墨烯纳米带的方法尤为重要。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种大规模制备石墨烯纳米带的方法。该方法的技术核心是,首先将包覆了石墨烯的金属粉烧结成块体,将石墨烯薄膜固定于晶界位置;然后利用高温挤压流变工艺将块体表面积增大,迫使块体内部晶粒表面的石墨烯薄膜被强力撕裂为石墨烯纳米带,制备成由石墨烯纳米带增强的金属基复合材料;再将金属基复合材料的金属溶解,就得到了石墨烯纳米带。
2、本发明通过以下技术方案实现。
3、一种大规模制备石墨烯纳米带的方法,其具体步骤如下:
4、以表面包覆有石墨烯的金属粉为原料;首先利用热压烧结将原料烧结成块体;然后将块体在高温下进行挤压流变,使得流变后的块体表面积为流变前的1.5倍及以上,获得由石墨烯纳米带增强的金属基复合块体材料;将该金属基复合块体材料由刻蚀剂将金属完全溶解,再经过滤、去离子水洗涤、干燥,最终获得高质量的石墨烯纳米带。
5、所述的金属粉为铜、铝、锌、锡、锑、铋、银中的一种或几种。
6、所述的热压烧结为热等静压烧结或放电等离子体烧结。
7、所述的烧结在0.55~0.95倍对应金属熔点温度下进行。
8、所述的高温为0.6~0.9倍对应金属熔点温度。
9、所述的挤压流变为径向尺寸增大或径向尺寸缩小的流变。
10、所述的刻蚀剂为含酸(硫酸、硝酸、盐酸中的一种或组合)或含碱(氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或组合)的溶液。
11、所述的干燥为冷冻干燥、真空干燥或鼓风干燥。
12、本发明的有益效果:该方法具有原料简单、可大规模生产,制备出的由石墨烯纳米带增强的金属基复合材料具有纯金属的结构特点,石墨烯纳米带几乎不会阻碍金属晶粒间的烧结连接,能制备出高亲水性的石墨烯纳米带。
1.一种大规模制备石墨烯纳米带的方法,其特征在于:
2.根据权利要求1所述大规模制备石墨烯纳米带的方法,其特征在于:所述的金属粉为铜、铝、锌、锡、锑、铋、银中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述大规模制备石墨烯纳米带的方法,其特征在于:所述的热压烧结为热等静压烧结或放电等离子体烧结。
4.根据权利要求1所述大规模制备石墨烯纳米带的方法,其特征在于:所述的烧结在0.55~0.95倍对应金属熔点温度下进行。
5.根据权利要求1所述大规模制备石墨烯纳米带的方法,其特征在于:所述的高温为0.6~0.9倍对应金属熔点温度。
6.根据权利要求1所述大规模制备石墨烯纳米带的方法,其特征在于:所述的挤压流变为径向尺寸增大或径向尺寸缩小的流变。
7.根据权利要求1所述大规模制备石墨烯纳米带的方法,其特征在于:所述的刻蚀剂为含酸或含碱的溶液。
8.根据权利要求1所述大规模制备石墨烯纳米带的方法,其特征在于:所述的干燥为冷冻干燥、真空干燥或鼓风干燥。