[发明专利]一种利用人工石墨边角废料制备石墨烯的方法及采用该方法得到的石墨烯

说明书

本发明提供了一种利用人工石墨边角废料制备石墨烯的方法及采用该方法得到的石墨烯，所述方法包括：人工石墨边角废料与含表面活性剂的有机溶剂混合分散得到石墨悬浊液，对石墨悬浊液进行液相剥离得到石墨烯分散液，干燥后得到所述的石墨烯。本方法采用超声或剪切力等物理方法在含表面活性剂的有机溶剂中对人工石墨片边角废料进行原位液相剥离得到石墨烯，可以保证石墨烯的结构和性能不被破坏。本发明采用廉价易得的人工石墨片边角废料为原料，变废为宝，能有效降低生产成本，工艺过程可控，适合工业化推广。

技术领域

本发明属于石墨废料利用技术领域，涉及一种利用人工石墨边角废料制备 石墨烯的方法及采用该方法得到的石墨烯。

背景技术

石墨烯是一种由sp2杂化碳原子构成的二维平面片状结构。石墨烯具有优 异的电学、热学、光学以及力学特性，因而被称为“神奇材料”、“黑金”等。因 为这些特殊性质，石墨烯可应用在众多领域如新能源、医疗产业、航空航天、 防腐涂料、半导体等。石墨烯行业发展前景光明，市场巨大，但是从目前石墨 烯整个行业发展情况来看，还存在一系列的问题和制约因素。石墨烯的制备就 是制约石墨烯应用的发展的瓶颈之一。现在主流的制备方法有氧化还原法，化 学气相沉积法，液相剥离法等。氧化还原法可大规模制备石墨烯，但其制备过 程中要大量使用浓硫酸和高锰酸钾等强氧化剂，在污染环境的同时会在石墨烯 结构中引入大量缺陷。化学气相沉积法可得到品质较高的石墨烯，但由于其成 本昂贵，产率较低，暂时还无法满足大规模生产的需要。液相剥离法操作简 单，成本较低，可以大规模生产石墨烯，但石墨烯产品质量和所使用的石墨原 材料有很大关系，现在市场上通过液相剥离法生产的石墨烯质量参差不齐，大 部分为层数较多(20层)的纳米石墨片。

因此，未了更好的实现石墨烯的商业应用，如何高效率低成本地制备高品 质石墨烯是现阶段急需解决的问题。

近年来，随着消费电子行业的快速发展，人工石墨片被广泛用于电子产品 散热。现在人工石墨市场成熟，产能充足，总年产能为千万平左右，各生产商 之间竞争激烈，已经进入价格战阶段。人工石墨散热片以聚酰亚胺(PI)为原 材料，其制备过程包括高温处理，压延处理，模切等。在高温处理过后，聚酰 亚胺膜石墨化成为石墨膜。此石墨膜在后续模切过程中，不可避免的会产生部 分不能使用的边角废料，造成大量浪费。将这些人工石墨边角料变废为宝精加 工成高附加值的产品，既能进一步降低人工石墨散热片的成本，也能节约资源 避免浪费。相比于液相剥离法中常使用的天然石墨粉原材料，人工石墨边角废 料经过高温石墨化处理，纯度较高，石墨晶体结构更加完整，理论上更加适合 作为石墨烯制备的原材料。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用人工石墨边角 废料制备石墨烯的方法及采用该方法得到的石墨烯，本方法采用超声或剪切力 等物理方法在含表面活性剂的有机溶剂中对人工石墨片边角废料进行原位液相 剥离得到石墨烯，可以保证石墨烯的结构和性能不被破坏。本发明采用廉价易 得的人工石墨片边角废料为原料，变废为宝，能有效降低生产成本，工艺过程 可控，适合工业化推广。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种利用人工石墨边角废料制备石墨烯的方法， 所述方法包括：

人工石墨边角废料与含表面活性剂的有机溶剂混合分散得到石墨悬浊液， 对石墨悬浊液进行液相剥离得到石墨烯分散液，干燥后得到所述的石墨烯。

本方法采用超声或剪切力等物理方法在含表面活性剂的有机溶剂中对人工 石墨片边角废料进行原位液相剥离得到石墨烯，可以保证石墨烯的结构和性能 不被破坏。本发明采用廉价易得的人工石墨片边角废料为原料，变废为宝，能 有效降低生产成本，工艺过程可控，适合工业化推广。

作为本发明一种优选的技术方案，所述的人工石墨边角废料通过以下途径 产生：

在使用聚酰亚胺原料生产人工石墨片的过程中，高温石墨化后模切产生所 述的人工石墨边角废料。