墨礦制備的大尺寸石墨烯AFM圖。
[0033]圖2是用本發(fā)明方法由隱晶質(zhì)石墨礦制備的石墨烯AFM圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
[0035]一種天然石墨礦剝離提純方法，包括天然石墨礦剝離、提純工藝技術(shù)分為第一次有機插層、第二次無機插層、超聲剝離和浮選；
[0036]第一次有機插層:將天然石墨礦粉、氧化劑、有機插層劑及水按一定比例混合均勻，得到石墨礦漿液、靜止浸漬一定時間，將已浸漬的石墨礦漿光照一定時間，然后過濾、洗滌；
[0037]第二次無機插層:將所得石墨礦濾餅與無機插層劑及水按一定比例混合均勻，得到石墨礦漿液、靜止浸泡一定時間，將已浸漬的石墨礦漿在反應(yīng)釜中加熱一定時間，然后過濾、洗滌；
[0038]超聲剝離和浮選:將兩次插層的石墨礦分散于水中，經(jīng)超聲剝離、浮選，達到石墨與雜質(zhì)分離的目的。
[0039]具體按照以下步驟進行:
[0040]步驟I，按照質(zhì)量百分比，將30?50 %的石墨礦粉、I %?5 %的氧化劑、0.2?5 %的有機插層劑、其余為水在反應(yīng)池中混合均勻調(diào)成礦漿液，靜止浸漬2-10h ;
[0041]其中，天然石墨礦粉為隱晶質(zhì)石墨礦、鱗片石墨或細(xì)鱗片-隱晶質(zhì)混合型石墨礦中的一種或兩種以上混合物。
[0042]氧化劑為H202、(NH4) 2S208、HNO3的一種或兩種以上混合物。
[0043]有機插層劑為甲酸銨、甲酰胺、乙酸銨、乙酰胺、苯甲酸銨、苯甲酰胺、苯二甲酸銨、苯二甲酰胺、鄰苯二甲酰亞胺、CO(NH2)2、雙縮脲、硫脲的一種或兩種以上混合物；再具體的說，苯二甲酸銨為鄰苯二甲酸銨、間苯二甲酸銨、對苯二甲酸銨的一種或兩種以上混合物，苯二甲酰胺可以是鄰苯二甲酸胺、間苯二甲酸酰胺、對苯二甲酸酰胺的一種或兩種以上混合物。
[0044]步驟2，將步驟I中礦漿液在不斷攪拌下光照l_2h ;
[0045]其中，光照的光源采用UV光、可見光或太陽光；
[0046]步驟3，將已光照礦漿液泵入壓濾機中壓濾、洗滌、干燥，得到的石墨礦濾餅；
[0047]步驟4，按照質(zhì)量百分比，將10-50%的石墨礦濾餅、0.5_40%的無機插層劑、其余為水送入反應(yīng)釜，混合均勻調(diào)成礦漿液，靜止浸漬5?48h ;
[0048]無機插層劑為NH4Cl、NH4N03、(NH4) 2S04、(NH4) 3P04、(NH4) 2HP04 (NH4) 2C03、NH4HCO3的一種或兩種以上混合物；
[0049]步驟5，將裝有礦漿液的反應(yīng)釜在50_200°C條件下加熱2?8h，冷卻至室溫，重復(fù)加熱、冷卻3?5次；
[0050]其中，反應(yīng)釜加熱時，反應(yīng)釜可以在密閉或沖入惰性氣體體系中加熱，也可以是常壓加熱或高壓加熱。
[0051]步驟6，將反應(yīng)釜中礦漿液送入壓濾機中壓濾、洗滌、干燥，得到的石墨礦濾餅送入下一工序，濾液中插層劑回收或循環(huán)使用；
[0052]步驟7，將步驟6的石墨礦濾餅搗碎送入超聲裝置中，加入水，水量為步驟4中水量的3-5倍，超聲剝離0.5?12h ；
[0053]步驟8，將已超聲剝離的礦漿液加入水，水量為步驟7水量的2倍，攪拌0.5h，靜止2?10h，上層懸浮液經(jīng)離心分離得到石墨稀和石墨稀納米片，下層沉淀經(jīng)浮選，得到高碳石墨；
[0054]步驟9，將浮選得到的高碳石墨代替步驟I中的石墨礦粉后重復(fù)上述步驟1-8，得到尚純石墨。
[0055]從圖1中可以看出:石墨稀片層厚度為2nm左右，單層石墨稀理論厚度為0.35nm，AFM實測值通常為Inm左右，2nm左右石墨稀應(yīng)為5層以下石墨稀。尺寸為5 ym左右(這是鱗片石墨制備的大尺寸石墨烯)
[0056]從圖2中可以看出:石墨稀片層厚度為0.5-lnm左右，單層石墨稀理論厚度為0.35nm，AFM實測值通常為Inm左右，所制備的石墨稀應(yīng)為單層石墨稀。尺寸為200_300nm左右(這是隱晶質(zhì)石墨制備的小尺寸石墨稀)
[0057]實施例一
[0058]將隱晶質(zhì)石墨礦粉10kg(固定碳含量為43.2%、200目)、H2O2(1.0kg)、甲酸銨(0.3kg)和H2O (30kg)混合攪拌均勾裝入反應(yīng)池，靜止浸泡5h，攪拌下UV光照lh，石墨礦楽料送入壓濾機中壓濾；將濾餅與1.0kg(NH4)2C03、20L H2O混合攪拌均勻，裝入50L密閉反應(yīng)釜，靜止浸泡32h。啟動反應(yīng)釜加熱設(shè)備，加熱至80°C保溫5h，循環(huán)加熱、冷卻5次。將加熱完的石墨礦漿料送入壓濾機中壓濾，將濾餅搗碎，轉(zhuǎn)入到超聲裝置中，加入30L水超聲剝離12h，將已超聲石墨礦漿液轉(zhuǎn)入100L容器中，加入50L水，攪拌0.5h，靜止6h。
[0059]將上層分散液離心分離，得到石墨烯及石墨烯納米片(收率25% );收集下層沉淀，加入適量水?dāng)嚢杈鶆?，再加入捕收劑煤油、抑制劑、起泡劑和調(diào)整劑等攪拌，浮選分離，得到高碳石墨95.5%，石墨回收率67%。
[0060]實施例二
[0061]將隱晶質(zhì)石墨礦粉10kg(固定碳含量為65.3%、300目)、(NH4)2S208(0.5kg)、乙酰胺(0.1kg)和H2O (20kg)混合攪拌均勻裝入反應(yīng)池，靜止浸泡12h，攪拌下可見光光照1.5h，石墨礦漿料送入壓濾機中壓濾；將濾餅與3.0kg NH4HCO3.20L H2O混合攪拌均勻，裝入50L密閉反應(yīng)釜，靜止浸泡24h。啟動反應(yīng)釜加熱設(shè)備，加熱至100°C保溫4h，循環(huán)加熱、冷卻3次。將加熱完的石墨礦漿料送入壓濾機中壓濾，將濾餅搗碎，轉(zhuǎn)入到超聲裝置中，加入40L水超聲剝離6h，將已超聲石墨礦漿液轉(zhuǎn)入100L容器中，加入50L水，攪拌0.5h，靜止6h。
[0062]將上層分散液離心分離，得到石墨烯及石墨烯納米片(收率20% );收集下層沉淀，加入適量水?dāng)嚢杈鶆?，再加入捕收劑煤油、抑制劑、起泡劑和調(diào)整劑等攪拌，浮選分離，得到高碳石墨(碳含量95.7% )，石墨回收率64%。
[0063]實施例三
[0064]將隱晶質(zhì)石墨礦粉10kg(固定碳含量為78.3%,200目)、HN03(0.8kg)、鄰苯二甲酰亞胺(1.5kg) *H20(20kg)混合攪拌均勻裝入反應(yīng)池，靜止浸泡5h，攪拌下可見光光照2h，石墨礦漿料送入壓濾機中壓濾；將濾餅與5kg (NH4) 2C03、30L H2O混合攪拌均勻，裝入50L反應(yīng)釜(敞開)，靜止浸泡30h。啟動反應(yīng)釜加熱設(shè)備，加熱至90°C保溫5h，循環(huán)加熱、冷卻4次。將加熱完的石墨礦漿料送入壓濾機中壓濾，將濾餅搗碎，轉(zhuǎn)入到超聲裝置中，加入30L水超聲剝離6h，將已超聲石墨礦漿液轉(zhuǎn)入100L容器中，加入50L水，攪拌0.5h，靜止6h。
[0065]將上層分散液離心分離，得到石墨烯及石墨烯納米片(收率18% );收集下層沉淀，加入適量水?dāng)嚢杈鶆?，再加入捕收劑煤油、抑制劑、起泡劑和調(diào)整劑等攪拌，浮選分離，得到高碳石墨(碳含量96.3% )，石墨回收率65%，
[0066]實施例四
[0067]將鱗片石墨礦粉10kg(固定碳含量為12.3%、250目)、H2O2 (2.0kg)、鄰苯二甲酸銨(0.8kg)和H2O (20kg)混合攪拌均勻裝入反應(yīng)池，靜止浸泡10h，攪拌下UV光照lh，石墨礦漿料送入壓濾機中壓濾；將濾餅與2.5kg(NH4)2HP04、30L H2O混合攪拌均勻，裝入50L密閉反應(yīng)釜(充入氮氣)，靜止浸泡30h。啟動反應(yīng)釜加熱設(shè)備，加熱至180°C保溫6h，循環(huán)加熱、冷卻5次。將加熱完的石墨礦漿料送入壓濾機中壓濾，將濾餅搗碎，轉(zhuǎn)入到超聲裝置中，加入