[发明专利]高纯度石墨烯及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种电解制备高纯度石墨烯的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)以石墨薄片A作为正极，以铂电极作为负极，以硫酸盐溶液B作为电解液，在1～5V的直流电压下，保持0.3～3h；

(2)将所述电解液替换为弱碱性电解液C，电压调节为5～30V，继续通电0.5～5h，得到沉淀D，其中所述弱碱性电解液C是通过将所述硫酸盐溶液B用硫酸四丁基氢铵调节pH值为8～14得到的；

(3)将步骤(2)得到的沉淀D溶解于有机溶剂中，超声处理，得到溶液E；将溶液E离心，上层液用去离子水抽滤清洗，得到分离后的固体；

(4)将步骤(3)分离后的固体干燥，得到高纯度石墨烯。

2.根据权利要求1所述的电解制备高纯度石墨烯的方法，其特征在于，所述石墨薄片是由石墨材料压制而成的；优选的，所述石墨材料为鳞片石墨、石墨粉、石墨箔中的一种或多种；

和/或所述石墨薄片的厚度为2～5mm。

3.根据权利要求1所述的电解制备高纯度石墨烯的方法，其特征在于，所述硫酸盐溶液B中硫酸盐的浓度为0.1～3mol/L；优选的，所述硫酸盐选自硫酸铵、硫酸氢铵、硫酸钠、硫酸氢钠、硫酸钾、硫酸氢钾中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的电解制备高纯度石墨烯的方法，其特征在于，所述弱碱性电解液C通过以下步骤制备：在所述硫酸盐溶液B中按照每100mL硫酸盐溶液B中加入1～5mL的30wt％的硫酸四丁基氢铵，调节所述硫酸盐溶液B的pH值为8～14，并将混合液均速搅拌15～20分钟，然后在室温30～60W的功率下超声1～10分钟得到。

5.根据权利要求1所述的电解制备高纯度石墨烯的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：

将步骤(2)得到的沉淀溶解于有机溶剂中，超声处理20～40分钟，得到溶液E；将溶液E以2000～4000rpm的速率离心20～40分钟；离心后的下层沉淀清洗回收，可再次用于制备步骤(1)中的石墨薄片A；离心后的上层液，用去离子水抽滤清洗5～10遍，得到分离后的固体。

6.根据权利要求5所述的电解制备高纯度石墨烯的方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、异丙醇中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的电解制备高纯度石墨烯的方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述有机溶剂的用量为每1mg沉淀D使用1～2ml有机溶剂。

8.根据权利要求1所述的电解制备高纯度石墨烯的方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述的干燥为鼓风干燥、烘箱干燥或冷冻干燥中的一种。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的方法制备得到的高纯度石墨烯。

10.根据权利要求1～8中任一项所述的方法制备得到的高纯度石墨烯在导热材料、导电材料、铅酸蓄电池、锂二次电池中的应用。