一种膨胀石墨及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113753886A(43)申请公布日2021.12.07(21)申请号202110955372.X(22)申请日2021.08.19(71)申请人华南理工大学地址510641广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人孔纲朱炎彬刘恋车淳山(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205代理人齐键(51)Int.Cl.C01B32/225(2017.01)权利要求书1页说明书6页附图6页(54)发明名称一种膨胀石墨及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种膨胀石墨及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：S1:将五氧化二磷、膨胀剂、石墨和硫酸混合反应，制备混合物；S2:将混合物与助膨胀剂混合反应，制得膨胀石墨。本发明提供的方法可以快速合成化学膨胀石墨，耗酸可控，能耗低，实施工艺简单安全，适合大批量生产。本发明中的方法无需加热耗能，在室温条件下即可快速反应，整个膨胀石墨的制备时间可以控制在10分钟内，实施工艺简单安全，适合大批量生产。CN113753886ACN113753886A权利要求书1/1页1.一种膨胀石墨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：将五氧化二磷、膨胀剂、石墨和硫酸混合反应，制得混合物；S2：将所述混合物与助膨胀剂混合反应，制得膨胀石墨。2.根据权利要求1所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，混合反应温度为20～48℃。3.根据权利要求1所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，混合反应时间为1～10min。4.根据权利要求1所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于：所述膨胀剂为过硫酸盐。5.根据权利要求1所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于：所述石墨的目数为32～10000目。6.根据权利要求1至5任一项所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：将五氧化二磷、膨胀剂、石墨和硫酸依次加入反应容器中混合反应。7.根据权利要求1所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于：所述助膨胀剂选自双氧水、水中的至少一种。8.根据权利要求7所述的膨胀石墨的制备方法，其特征在于：所述助膨胀剂和硫酸的体积比为：(0.1～1):10。9.权利要求1～8任一项所述的制备方法得到的膨胀石墨。10.权利要求9所述的膨胀石墨在制备石墨烯中的应用。2CN113753886A说明书1/6页一种膨胀石墨及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及石墨技术领域，具体涉及一种膨胀石墨及其制备方法和应用。背景技术[0002]膨胀石墨可以通过压延制成石墨纸，可以作为制备石墨烯的一种重要前驱体，吸引了广泛的关注与研究。与纯的石墨相比，膨胀石墨具有更大的表观体积，层间结合力更弱。目前合成膨胀石墨的方法主要有高温膨胀法和化学膨胀法。其中化学膨胀法主要利用化学试剂与石墨化合物插层反应制得，主要的膨胀试剂为过硫酸盐膨胀剂，其中硫酸插层石墨化合物的研究较多。但是目前报道的方法都需要加热或者耗时数小时才能制备获得膨胀石墨。发明内容[0003]为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的第一发明目的在于提供一种膨胀石墨的制备方法。[0004]本发明的第二发明目的在于提供一种采用上述制备方法制备的膨胀石墨。[0005]本发明的第三发明目的在于提供上述膨胀石墨在制备石墨烯中的应用。[0006]为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种膨胀石墨的制备方法，包括以下步骤：[0007]S1：将五氧化二磷、膨胀剂、石墨和硫酸混合反应，制得混合物；[0008]S2：将所述混合物与助膨胀剂混合反应，制得膨胀石墨。[0009]优选地，所述步骤S1中，混合反应温度为20～48℃；进一步优选地，所述步骤S1中，混合反应温度为20～35℃；再进一步优选地，所述步骤S1中，混合反应温度为25～35℃。[0010]优选地，所述步骤S1中，混合反应时间为1～10min；进一步优选地，所述步骤S1中，混合反应时间为1～5min；再进一步优选地，所述步骤S1中，混合反应时间为1～2min。[0011]优选地，所述膨胀剂为过硫酸盐。[0012]优选地，所述过硫酸盐选自过硫酸钠、过硫酸氢钾、过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸镁中的至少一种。膨胀剂能够在硫酸的作用下插层石墨，并且其能在硫酸中分解产生气体，在石墨层间分解产生的气体能够克服石墨片层之间的π‑π相互作用使得石墨膨胀形成膨胀石墨；并且使得膨胀石墨表面形成很多褶皱，这些褶皱能够在外在应力的作用下伸展或者弯折，使得制备的膨胀石墨能具有很好的韧性。[0013]优选地，所述石墨的目数为32～10000目；进一步优选地，所述石墨的目数为32～500目；再进一步优选地，所述石墨的目数为70～325目。[0014]优选地，所述步骤S