[发明专利]一种高导电性石墨烯粉体及其制备方法

说明书

本发明提供一种高导电性石墨烯微片的制备方法，其利用钠离子半径约为0.098nm，熔融状态下钠原子（钠离子）可以嵌入到鳞片石墨的层中，再利用钠的活泼金属的特性，易于水，乙醇等溶剂发生反应，产生的气体的能量足以撑开鳞片石墨层间距的范德华力16.7KJ/mol，通过这种方法可以规模化制备厚度为2‑10nm的石墨烯微片，其电导率高达105s/cm，且制备方法环保无污染。

技术领域

本发明属于石墨烯领域，涉及一种石墨烯粉体的的制备方法，尤其是涉及一种高导电性石墨烯粉体的制备方法。

背景技术

石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳素新材料，因其特殊的结构、突出的导热导电性能及力学性能，成为材料科学界研究热点。石墨烯粉体的制备方法主要有机械剥离和化学法两种。其中机械剥离法是直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁或撕裂下来，可获得高品质石墨烯，且成本低，但缺点是石墨烯薄片尺寸不易控制，无法可靠地制造出长度足够应用的石墨烯粉体，不适合量产。化学法是一种重要的石墨烯粉体制备方法，但由于制备过程使用大量的浓酸，环境污染较严重，且氧化之后的石墨还原程度不一，导致高导电性的石墨烯粉体价格居高不下，已大大限制了石墨烯在下游产业的应用。

本发明有效利用原子半径小的金属或碱土金属插层鳞片石墨层间，利用化学反应产生的能量来剥离鳞片石墨，从而制备出片层上无缺陷，且导电性高的石墨烯粉体。本方法规避了传统方法中使用大量氧化剂的过程，过程环保无污染，生产工艺简单，反应周期短，制备出来的石墨烯粉体导电性能高达105s/cm，用途广泛，适合大规模生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种高导电性石墨烯的制备方法，以及所述方法制备得到的石墨烯粉体材料，通过该方法制备的石墨烯粉体材料具有缺陷少，导电性高的优点，可广泛应用于导电导热方面。

为了达到上述目的，本发明的具体技术方案是，一种高导电性石墨烯粉体的制备方法，具体包括以下步骤： （1）首先将金属钠熔融，称取一定量的鳞片石墨加入到熔融后的金属钠中，迅速搅拌使金属钠（原子或者离子）充分插层到鳞片石墨中；（2）再滴加少量的反应溶剂参与反应；（3）待反应结束后，洗涤抽滤，干燥后即可得到高导电性的石墨烯粉体材料。

上述方法制备得到的石墨烯粉体具有片层厚度薄，均匀性好，以及结构缺陷少，导电导热性好等优点。具体评价标准为：（1）石墨烯粉体厚度，用AFM测试，大约为2-10nm；（2）石墨烯微片的电导率，用粉末电阻率测试其电导率约为105s/cm；（3）SEM，可观测到石墨烯微片的表面形貌呈片层结构。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明用气体膨胀法制备石墨烯粉体，规避了传统方法中使用大量氧化剂的过程，过程环保无污染，生产工艺简单，反应周期短，制备出来的石墨烯粉体表面几乎无缺陷，导电性能高达105s/cm，可广泛应用于导电导热上，适合大规模生产。

附图说明

图 1为石墨烯粉体的SEM图。

图 2为石墨烯粉体的原子力显微镜（AFM）图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。需要说明的是，下述实例仅限于本发明，但并不用于限制本发明的实施范围。

实施例1：

（1）首先称取20g金属钠，将其放置于高温高压炉内熔融，称取10g鳞片石墨加入到熔融后的金属钠中，迅速搅拌使金属钠充分插层到鳞片石墨中；

（2）打开盖子，在通风良好的条件下再滴加50ml的去离子水参与反应；