[发明专利]石墨烯的制备方法

说明书

本发明属于材料化学技术领域，具体涉及一种石墨烯的制备方法；即将纯度≥99.0％的甲烷通入电场中，经电离，重新成核、气固分离和冷却，得到石墨烯；所述电场是在电极距离为0.02‑3mm，工作电压为300‑8000V下产生的电场；本发明提供的制备方法简单，获得的石墨烯的品质高。

技术领域

本发明属于材料化学技术领域，具体涉及一种石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料，具有高强度和高导电导热性能，在显示屏、太阳能电池板、发光板等领域有着广泛的应用。目前，石墨烯的主要制备方法有：机械剥离法、溶剂剥离法、化学气相沉积法、晶体外延生长法和氧化还原法等。其中，采用机械剥离法和溶剂剥离法的生产效率较低；化学气相沉积法和晶体外延生长法成本高、操作复杂且无法生产大面积石墨烯；此外，氧化还原法虽然成本较低、工艺简单，但制备出的石墨烯存在结构缺陷且纯度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高品质的石墨烯的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种石墨烯的制备方法，将纯度≥99.0％的甲烷通入电场中，经电离，重新成核、气固分离和冷却，得到石墨烯；所述电场是在电极距离为0.02-3mm，工作电压为300-8000V下产生的电场。

事实上，对于纯度不够的甲烷，可预先进行除杂操作，使之纯度达到99.0％，然后再通入电场中，即可获得高纯度的石墨烯。

具体的，所述电场是以铜为正极，以钨钼合金或钨合金为负极产生的电场。

优选的，所述甲烷的送料速度为8-10m³/h。

上述技术方案产生的有益效果在于：以高纯度的甲烷为原料，保证了产品的高纯度。且甲烷原料易得，生产成本低。从原料到产品，中间只涉及电离、成核和气固分离等过程，方法简单，可实现连续产业化生产。获得的石墨烯层数少，一般为2-10层，结构完整规则，纯度高，表面无官能团，使用性能优异。

附图说明

图1为实施例1制得的石墨烯的拉曼光谱图；

图2为实施例1制得的石墨烯的透射电镜图；

图3为实施例2制得的石墨烯的拉曼光谱图；

图4为实施例2制得的石墨烯的透射电镜图；

图5为实施例3制得的石墨烯的拉曼光谱图；

图6为实施例3制得的石墨烯的透射电镜图；

图7-8为实施例1制得的石墨烯的元素检测报告。

具体实施方式

以下结合实施例1-3对本发明公开的技术方案作进一步的说明。

实施例1：石墨烯的制备

(1)对甲烷进行除杂，至其纯度≥99.0％；

(2)反应室内以铜为正极，以钨钼合金为负极，接通电源，设置工作电压为1000V，电极距离为1mm，产生电场；

(3)以纯度≥99.0％的天然气为原料，以8m³/h的进料速度将原料通入电场中，天然气在电场作用下被电离，碳原子和氢原子重新排列；

(4)60分钟后停止通入天然气，反应室继续反应30分钟以确保反应完全，关闭电源，并将反应炉冷却至室温；待产物完全冷却后，即得石墨烯粉体。