[发明专利]碳质材料、碳质材料的制造方法、薄片化石墨的制造方法及薄片化石墨

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯之间被扩大而得到的碳质材料及其制造方法，以及使用了该碳质材料的薄片化石墨的制造方法及通过该方法得到的薄片化石墨。

背景技术

石墨是层叠多个石墨烯而成的叠层体。期待在导电性材料或热传导性材料等中应用剥离石墨而得到的石墨烯或石墨烯层叠数比石墨少的薄片化石墨。

例如，下述专利文献1中公开了石墨烯和金属电极的电连接器件。

目前，为了得到石墨烯或石墨烯层叠数比石墨少的薄片化石墨即石墨烯类片材，提出了各种方法。例如下述非专利文献1中公开了通过对石墨赋予机械剥离力，从石墨得到石墨烯或薄片化石墨的方法。

另外，在下述专利文献2中公开有在基板上形成石墨烯片材的方法。专利文献2中，在基板上堆积活性层及富勒烯分子。接着，加热活性层及富勒烯分子，形成碳化物层。通过进一步加热该碳化物层，对碳化物层进行改性，得到具有高结晶性的石墨烯片材。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2010-258246号公报

专利文献2:日本特开2009-143761号公报

非专利文献

非专利文献1:Y.Ohashi，T.Koizumi，et al.，TANSO，1997[180]235-238.

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在目前的制造石墨烯或薄片化石墨的方法中，难以大量且容易地制造石墨烯或薄片化石墨。在用于导电性材料等工业材料的情况下，强烈要求大量得到大面积的石墨烯或薄片化石墨。

另外，如非专利文献1中所记载，在通过施加机械剥离力的方法而得到薄片化石墨的方法中，难以得到薄片化石墨。即，薄片化石墨中石墨烯彼此相对的部分中石墨烯主面间的角度容易产生不均。因此，薄片化石墨的面内方向的导电率可能发生不均匀或降低。

另外，由于对薄片化石墨的石墨烯间赋予各种特性，因此，也难以均匀地插入其它物质。

另外，在用于导热材料或导电材料等工业材料的情况下，高比表面积的石墨烯片材或薄片化石墨片材部分或膨胀化石墨片材部分可以在其片材间保持大量物质。因此，作为该集电极部分，强烈要求具有与石墨烯片材或薄片化石墨片材、膨胀化石墨片材连接的石墨片材部分的结构体。

但是，在目前的制造石墨烯或薄片化石墨的方法中，难以制作石墨烯片材或薄片化石墨片材或膨胀化石墨片材与石墨片材的连接体。另外，即使可以利用石墨片材制作一片石墨烯片材或薄片化石墨片材，制作多片与石墨片材连接的石墨烯片材或薄片化石墨片材、膨胀化石墨片材也是非常困难的。

本发明的目的在于，提供一种石墨烯间的对置状态的不均较少的碳质材料及其制造方法。另外，本发明的其它目的在于，提供一种通过使用本发明的碳质材料，可以容易且大量得到进一步被薄片化的石墨的薄片化石墨制造方法及通过该制造方法得到的薄片化石墨。

解决技术问题的手段

本发明提供一种碳质材料，其在石墨烯叠层体的石墨烯间插入有层间物质，所述碳质材料为膨胀化石墨，所述膨胀化石墨在XRD图谱中2θ为7度～12度的范围、18度～24度的范围分别具有衍射峰，且25度～27度的范围的衍射峰高度比18度～24度的衍射峰高度低，在所述2θ为7度～12度的范围显现的峰的半值宽为4度以下。

在本发明的碳质材料的某个特定方面，所述石墨烯含有氧化石墨烯。

本发明的碳质材料的其它特定方面中，具备所述碳质材料以及与所述碳质材料连接的石墨部分。在该情况下，由于相连接的膨胀化石墨和石墨部分的特性不同，也可以表现出各种功能。例如，可以利用散热性优异的膨胀化石墨的特性和导热性优异的石墨部分的特性，作为散热材料使用。另外，也可以提供在石墨烯之间被扩大了的膨胀化石墨中插入各种物质，表现出各种电性质及其它特性的功能材料。

本发明提供一种碳质材料的制造方法，其具备：

准备片状石墨或片状膨胀石墨的工序、

将由金属构成的电极的一部分插入所述石墨或所述膨胀石墨且贯穿所述石墨或所述膨胀石墨的各个石墨烯面，并使该电极与构成石墨的多个石墨烯层接触的工序、

将插入了所述电极的一部分的所述石墨或所述膨胀石墨的至少一部分浸渍于电解质水溶液中，以该石墨为工作电极，在工作电极与对电极之间施加直流电压，进行电化学处理，得到至少一部分为膨胀化石墨的碳质材料的工序。