[发明专利]石墨烯粉末及改善石墨烯缺陷的方法

说明书

一种改善石墨烯缺陷的方法，包括：于容置有石墨烯粉末且符合超临界流体环境的反应槽中，通入并使具反应化合物及超临界流体的混合流体浸渗该反应槽内的石墨烯粉末，其中，该反应化合物包括碳、氢、氮、硅或氧元素的化合物，以钝化并修复该石墨烯粉末的石墨烯结构缺陷；以及使该混合流体与该石墨烯粉末分离，并以分子筛吸附该混合流体中残存的该石墨烯粉末。本发明还提供使用上述方法所制的石墨烯粉末。通过本发明，可有效降低石墨烯的结构缺陷比例、增加石墨烯的组成含量及减少石墨烯的层数，提供具良好导热及导电性能的石墨烯粉末。

技术领域

本发明涉及改善石墨烯缺陷的方法，尤其涉及一种以具反应化合物及超临界流体的混合流体改善石墨烯缺陷的方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种具有单层碳原子所构成的二维蜂窝格状的碳质材料，是最薄且最坚固的纳米材料之一，且石墨烯具有优异的导电性、热传导性、机械与阻隔性质、热稳定性、透光性及抗腐蚀性，因此可作为功能性填料应用于电子元件、发光元件、电磁波屏蔽、锂电池电极、太阳能电池、导电涂料、散热材料、导电油墨及生物传感器等各方面领域。

目前，制备石墨烯主要方法包括：物理拨层、氧化还原、油炸、乙炔燃烧，但上述制法皆易导致石墨烯产生许多缺陷(defect)，该缺陷是由晶粒边界的共价键断裂而形成悬键(dangling bonds)；此缺陷若未处理则会影响石墨烯的电性、物性及化性，并进一步限制其应用领域。因此，修补该石墨烯缺陷是此技术领域所亟需解决的问题。

然而，现有技术主要采用湿式化学反应方式，以键结如氢或氧的元素修补该石墨烯缺陷，但该湿式化学反应是在室温环境下进行，限制其钝化缺陷的效果，所以无法完全恢复石墨烯具有的特性；再者，该湿式化学反应工艺的元素难以渗入多层石墨烯层及其内部，对双层以上的石墨烯层无法修复完全；另外，该湿式化学反应工艺的工序复杂且成本昂贵，其工艺所形成的废液更是对未来环境带来隐忧，实已为量化生产石墨烯的障碍之一。

有鉴于此，有必要提出一种可有效降低石墨烯的缺陷、提升石墨烯性能及低工艺成本的改善石墨烯缺陷的方法，以解决已知技术所存在的问题。

发明内容

为解决上述的问题，本发明提供一种改善石墨烯缺陷的方法，包括：于容置有石墨烯粉末且符合超临界流体环境的反应槽中，通入并使具反应化合物及超临界流体的混合流体浸渗该反应槽内的石墨烯粉末，其中，该反应化合物包括碳、氢、氮、硅或氧元素的化合物，以钝化并修复该石墨烯粉末的石墨烯结构缺陷；以及使该混合流体与该石墨烯粉末分离，并以分子筛吸附该混合流体中残存的该石墨烯粉末。

本发明还提供一种石墨烯粉末，包括：具选自N-H、C-H、C-O、C-N及C-Si所组成组的至少一种化学键结的石墨烯，且该石墨烯的层数为20层以下；其中，该石墨烯粉末的2D/G值为0.3至0.6，及该石墨烯粉末的G/D值为2.0至4.0，且该2D/G值及该G/D值是由拉曼光谱分析的拉曼位移1351波数(D频带)、拉曼位移1587波数(G频带)，及拉曼位移2687波数(2D频带)的强度比值所获得。

通过本发明的改善石墨烯缺陷的方法，可有效降低石墨烯的结构缺陷比例、增加石墨烯的组成含量及减少石墨烯的层数，能提供具良好导热及导电性能的石墨烯粉末，且本发明具工艺简单、无污染问题及低工艺成本的优势，有广泛的应用前景。

附图说明

通过例示性的参考附图说明本发明的实施方式：

图1是石墨烯的缺陷改善处理设备的第一实施例的流程图；

图2是反应槽的装置示意图；

图3是石墨烯的缺陷改善处理设备的第二实施例的流程图；

图4是石墨烯的缺陷改善处理设备的第三实施例的流程图；

图5是石墨烯的缺陷改善处理设备的第四实施例的流程图；