[发明专利]生产单层或少层石墨烯片的电化学方法

摘要

一种由层状石墨生产孤立的石墨烯片的方法，该方法包括：(a)通过电化学插层形成碱金属离子插层的石墨化合物，该电化学插层使用碱金属盐溶解在有机溶剂中的液体溶液作为电解质和插层物源两者，使用层状石墨材料作为阳极材料，并且使用金属或石墨作为阴极材料，并且其中将电流以一定电流密度施加在阴极和阳极上持续一段时间，该时间足以实现将碱金属离子电化学插层到层间间距中；并且(b)使用超声处理、热冲击暴露、暴露于水溶液、机械剪切处理、或其组合，使该碱金属离子插层的石墨化合物膨化并且从该碱金属离子插层的石墨化合物中分离六边形碳原子中间层(石墨烯平面)以生产孤立的石墨烯片。

主权项

1.一种直接由具有六边形碳原子中间层的层状石墨材料生产具有小于30nm的平均厚度的孤立的石墨烯片的方法，这些中间层具有一定层间间距，所述方法包括：(a)通过在插层反应器中进行的电化学插层程序形成碱金属离子插层的石墨化合物，其中所述反应器含有(i)包含溶解在有机溶剂中的碱金属盐的液体溶液电解质；(ii)阳极，该阳极含有所述层状石墨材料作为与所述液体溶液电解质处于离子接触的活性材料；以及(iii)与所述液体溶液电解质处于离子接触的阴极，并且其中将电流以一定电流密度施加在所述阴极和所述阳极上持续一段时间，该时间足以实现碱金属离子到所述层间间距中的所述电化学插层，其中所述有机溶剂选自：1,3‑二氧戊环(DOL)、1,2‑二甲氧基乙烷(DME)、四乙二醇二甲醚(TEGDME)、聚(乙二醇)二甲醚(PEGDME)、二乙二醇二丁醚(DEGDBE)、2‑乙氧基乙基醚(EEE)、砜、环丁砜、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸乙酯、丙酸甲酯、γ‑丁内酯(γ‑BL)、乙腈(AN)、乙酸乙酯(EA)、甲酸丙酯(PF)、甲酸甲酯(MF)、甲苯、二甲苯、乙酸甲酯(MA)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸烯丙基乙酯(AEC)、氢氟醚、或其组合；并且(b)使用超声处理、热冲击暴露、暴露于水溶液、其组合、或其与机械剪切处理的组合，使所述碱金属离子插层的石墨化合物膨化并且从所述碱金属离子插层的石墨化合物中分离所述六边形碳原子中间层以生产所述孤立的石墨烯片。