CN106335896A - 一种由二氧化碳放电还原制备石墨烯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种由二氧化碳放电还原制备石墨烯的方法，即将二氧化碳、氢气通入密闭的反应容器，然后通入高压电对气体进行放电，生成石墨烯。本发明的石墨烯具有原材料成本低廉，工艺简单，得到的石墨烯缺陷少、质量高、面积大，同时价格低廉，可实现大规模生产等特点。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯的制备领域，具体地说，涉及一种由二氧化碳放电还原制备石墨烯的方法。
背景技术
在2015年石墨烯发现之前，石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。目前石墨烯的生产方法有机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法和化学气相沉积法，均存在缺陷多、质量差、面积小、不能大规模生产、成本昂贵等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种石墨烯及其制备方法。该由二氧化碳放电还原制备石墨烯的方法可解决目前材料及其制备方法的缺点。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种由二氧化碳放电还原制备石墨烯的方法，包括以下步骤：
(1)将二氧化碳、氢气通入密闭的反应容器，二氧化碳和氢气的摩尔比为1:1-3:1；
(2)反应容器中存在电极，通入高压电进行放电，对二氧化碳和氢气进行电击，生成石墨烯。
作为优选的，所述二氧化碳的纯度高于80%。
作为优选的，所述氢气的纯度高于80%。
作为优选的，所述放电电压高于10KV。
作为优选的，所述放电方式为等离子体放电、电火花放电、电子束放电、脉冲电晕放电中的一种。
与现有技术相比，本发明的饮料具有以下优点：
①原材料成本低廉，工艺简单；
②二氧化碳在极端条件下被氢气还原得到的石墨烯缺陷少、质量高、面积大，同时价格低廉；
③该制备方法可实现大规模生产。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下文中的重量份可以表示本领域常规的单位计量，如千克、克等，也可以表示的是各组分之间的比例，如质量或重量比等。
以下结合具体优选实施例对上述饮料进行详细阐述。下述各实施例中饮料所含的组分均在上文所述饮料的种类和含量范围内选用。
实施例1：
(1)将80%纯度二氧化碳、80%纯度氢气通入密闭的反应容器，二氧化碳和氢气的摩尔比为1:1；
(2)反应容器中存在电极，通入高压电10KV进行放电，对二氧化碳和氢气进行电击，生成石墨烯。
实施例2：
(1)将100%纯度二氧化碳、100%纯度氢气通入密闭的反应容器，二氧化碳和氢气的摩尔比为3:1；
(2)反应容器中存在电极，通入高压电750KV进行放电，对二氧化碳和氢气进行电击，生成石墨烯。
实施例3：
(1)将95%纯度二氧化碳、95%纯度氢气通入密闭的反应容器，二氧化碳和氢气的摩尔比为2:1；
(2)反应容器中存在电极，通入高压电500KV进行放电，对二氧化碳和氢气进行电击，生成石墨烯。
对比例1：
机械剥离法制备石墨烯。
对比例2：
氧化还原法制备石墨烯。
对比率3：
化学气相沉积制备石墨烯。
以上是对本发明实施例所提供的粉末涂料进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
表1 石墨烯的性能测试表
| 样品 | 成本 | 质量 | 面积 | 工业化 |
| 实施例1 | 低 | 高 | 大 | 适合工业化 |
| 实施例2 | 低 | 高 | 大 | 适合工业化 |
| 实施例3 | 低 | 高 | 大 | 适合工业化 |
| 对比例1 | 较高 | 较高 | 较大 | 不适合工业化 |
| 对比例2 | 低 | 低 | 小 | 适合工业化 |
| 对比例3 | 较高 | 较高 | 较大 | 工业化程度一般 |
Claims (5)
1.一种由二氧化碳放电还原制备石墨烯的方法，包括以下步骤：
(1)将二氧化碳、氢气通入密闭的反应容器；
(2)反应容器中存在电极，通入高压电进行放电，对二氧化碳和氢气进行电击，生成石墨烯。
2.如权利要求1所述的一种由二氧化碳放电还原制备石墨烯的方法，其特征在于，所述二氧化碳和氢气的摩尔比为1:1-3:1
如权利要求2所述的一种由二氧化碳放电还原制备石墨烯的方法，其特征在于，所述二氧化碳的纯度高于80%。
3.如权利要求2所述的一种由二氧化碳放电还原制备石墨烯的方法，其特征在于，所述氢气的纯度高于80%。
4.如权利要求1所述的一种由二氧化碳放电还原制备石墨烯的方法，其特征在于，所述放电电压高于10KV。
5.如权利要求1所述的一种由二氧化碳放电还原制备石墨烯的方法，其特征在于，所述放电方式为等离子体放电、电火花放电、电子束放电、脉冲电晕放电中的一种。
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| CN106335896A true CN106335896A (zh) | 2017-01-18 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104163418A (zh) * | 2013-05-16 | 2014-11-26 | 中山大学 | 一种可控定向生长石墨烯的方法及由该方法制备的石墨烯 |
| CN104773725A (zh) * | 2015-04-09 | 2015-07-15 | 厦门大学 | 一种利用低温等离子体制备石墨烯的方法 |
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Patent Citations (2)
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