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石墨烯的物理剝離式生產的方法

石墨烯是一種具有良好柔性、電性能的二維材料。需要補充的是，嚴格意義上說，石墨烯是一種單層的片狀；不過由于單層石墨烯的制備難度，一般也把具有相近性能的寡層石墨烯也歸類于石墨烯的范疇內。
目前，石墨烯制備的方法主要有:化學生長法和物理剝離法。相比于效率低、不適合于工業化批量生產的化學生長法，物理剝離法主要是采用低廉的石墨為原料，通過對石墨晶體施加機械力使石墨層間發生剝離，打破石墨層間的范德華力，形成單片石墨烯或寡層石墨烯，這種物理剝離方法更具有工業化前景和適合規模化生產。
在石墨烯剝離過程中，需要加入一些助劑，以增加石墨的層間間距或是所謂的插層，從而使石墨更好地剝離。如采用硝酸、高錳酸鉀、三氧化鉻或過氧化氫作為氧化劑，濃硫酸作為插層劑，在石墨層間或邊緣引入羥基、環氧基團和羧基等含氧基團，增大了石墨層間距，利于后續石墨層間剝離。但是這種化學物質插層工藝耗酸量大，生產過程中有S0x、N0x等有害氣體或重金屬離子的污染，產品中有硫殘留，最終得到的石墨烯易產生缺陷，并且在應用中對設備有腐蝕，降低了設備的使用壽命，增加了生產成本。

現提供一種石墨烯的物理剝離式生產的方法，該剝離液配合機械研磨，可以有效地剝離石墨，且對石墨烯的結構破壞小。
該方法包括以下步驟:
1.將純度在98%以上，粒徑為30~500μ m石墨鱗片和剝離液按照1:2?5的重量比注入球磨罐內，其中剝離液的組成為:
醇類溶劑100份、
聚丙烯酸酯或聚丙烯酸酯衍生物 50?80份、
橡膠粉0.5?5份、
水溶性鹽0.5?5份；
其中，各組份以其重量份數計；
2.球磨4?48h，球磨機的轉速為2000rpm/min以上；目前這個效率太低，很多廠家選用高速研磨機，只需2-3h轉速為14000rpm以上。
3.停止反應后通過出料口將懸浮液排出至儲料罐內，靜置24h以上得到初產品；
4.將步驟S3得到的儲料罐內的石墨稀懸浮液輸送至離心機內，離心機轉速為1000?6000 rpm/min,離心時間1min?2h，取上層清液，在真空過濾裝置中真空過濾得到濾餅； 第5.將步驟 第4得到的濾餅以適量的蒸餾水洗滌，濾餅在冷凍干燥裝置內冷凍干燥3h以上，即得到石墨烯產品。
優選的技術方案是，在步驟I中，所述橡膠粉的粒徑為2?20微米。
優選的技術方案是，在步驟I中，所述醇類溶劑為乙醇、正丙醇、正丁醇、丙二醇和松油醇中的一種或多種。
優選的技術方案是，在步驟I中，所述聚丙烯酸酯或聚丙烯酸酯衍生物的數均分子量大于100000。
優選的技術方案是，在步驟I中，所述水溶性鹽為氟化鋰、氟化鈉、氯化鈉、氯化鋰中的一種。
現有技術相比，本發明石墨烯的物理剝離式生產的方法通過采用特殊的剝離液用于石墨烯的剝離，該剝離液添加具有膠水粘性的聚丙烯酸酯或聚丙烯酸酯衍生物，使用該剝離液配合球磨，可降低對球磨速度的要求，提高剝離剪切效果，無需對石墨片層超高速剪切即可實現對石墨烯的剝離；配合具有高摩擦系數的橡膠粉以及常規球磨介質，可以提高對石墨產生的剝離力；另外，體系中添加的水溶性鹽可以提高體系的導電性，避免剝離的石墨烯因為靜電重新疊合在一起，特別是消除橡膠粉表面的靜電，使剝離后的石墨烯保持剝離后的分散狀態。該剝離方法可以高效地剝離出石墨烯。