一種氧化石墨烯分散液的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種氧化石墨烯分散液的制備方法。即首先超聲處理得硫酸根插層的石墨/硫酸混合物，向所得硫酸根插層的石墨/硫酸混合物中加入高錳酸鉀進(jìn)行中溫氧化反應(yīng)得初步的石墨氧化物，然后進(jìn)行高溫水解反應(yīng)得帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物，添加雙氧水繼續(xù)氧化反應(yīng)得到亮黃色氧化石墨渾濁液，離心或過濾，得到的棕黃色泥狀或餅狀物用雙氧水和濃硫酸的混合溶液處理，得到帶有大量親水基團(tuán)的氧化石墨，洗滌、真空干燥得純凈的氧化石墨后加入到溶劑中超聲得氧化石墨烯分散液。所得氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯分散性好，穩(wěn)定性好，片層較大。該制備方法簡(jiǎn)化了工藝步驟，降低了生產(chǎn)成本和能耗，反應(yīng)過程無NO2/N2O4有毒氣體放出，環(huán)境友好。
【專利說明】一種氧化石墨烯分散液的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氧化石墨烯制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種氧化石墨烯分散液的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一般認(rèn)為，氧化石墨為準(zhǔn)二維層狀結(jié)構(gòu)，氧化過程中，石墨烯片層鍵接了大量的羥基、羧基及環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)。由于這些官能團(tuán)及片層之間的水的支撐作用，原始石墨的晶格參數(shù)由0.335nm膨脹至氧化石墨的0.6-1.1nm(Lerf, A.等.固體物理化學(xué)67,1106(2006)),更利于實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯的單片剝離及連續(xù)化制備；同時(shí)，官能團(tuán)還賦予氧化石墨烯片優(yōu)良的化學(xué)活性和浸潤性能，并使其表面帶上負(fù)電，能夠在水中(或堿液中)形成納米級(jí)分散，從而為氧化石墨烯的復(fù)合應(yīng)用或納米有序組裝奠定良好的基礎(chǔ)。
[0003]傳統(tǒng)合成氧化石墨烯的方法為經(jīng)過Hummers法合成氧化石墨，氧化石墨通過超聲處理剝離成氧化石墨烯。首先，其合成氧化石墨的反應(yīng)過程中由于使用硝酸鈉，會(huì)放出有毒氣體no2/n2o4，污染環(huán)境。低溫反應(yīng)需要溫度控制在o°c以下，工業(yè)化生產(chǎn)困難。另外，所得的氧化石墨單純通過超聲處理剝離成氧化石墨烯需要較長的時(shí)間，一般為2-5h，而且實(shí)現(xiàn)剝離成單層石墨烯的難度較大，所得的單層石墨烯尺寸較小，為0.1-10 μ m，產(chǎn)率也較低，相對(duì)于多層(2-10層)氧化石墨烯為10-20%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的為了解決上述的技術(shù)問題而提供一種無有毒氣體Ν02/Ν204放出、無低溫反應(yīng)過程、產(chǎn)率較高、短時(shí)間超聲即可得尺寸較大的單層氧化石墨烯分散液的制備方法。所制備的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯分散性好，穩(wěn)定性好，含有大量的含氧基團(tuán)，在氧化石墨烯復(fù)合材料、催化、光電領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用價(jià)值。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案
1、一種氧化石墨烯分散液的制備方法，具體包括以下步驟:
(1)、硫酸根插層的石墨/硫酸混合物的制備
在常溫下，將石墨與濃硫酸按lg:20mL的比例混合,超聲0.5h~l.5h,制得硫酸根插層的石墨/硫酸混合物；
所述的石墨為天然石墨粉或天然鱗片石墨或微晶石墨或膨脹石墨；
(2)、初步的石墨氧化物的制備:
在常溫下向步驟(1)所得的硫酸根插層的石墨/硫酸混合物中一次性加入高錳酸鉀，超聲5~10s得到硫酸根插層的石墨/硫酸/高錳酸鉀混合物；
聞猛酸鐘的添加量按質(zhì)量比計(jì)算，即石墨:聞猛酸鐘為1:6 10 ；
將所得的硫酸根插層的石墨/硫酸/高錳酸鉀混合物控制攪拌轉(zhuǎn)速為200-300r/min，溫度為25~40°C下進(jìn)行氧化反應(yīng)l~3h，得初步的石墨氧化物；
(3 )、帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物的制備向步驟(2)所得的初步的石墨氧化物的溶液中加入為其體積1-5倍的去離子水，然后控制溫度為9(T10(TC進(jìn)行水解反應(yīng)l(T20min，形成帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物；
向所得的帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物的溶液中加入為其體積2-5倍的由去離子水和質(zhì)量百分比濃度為30%的雙氧水水溶液混合形成的混合溶液,得到亮黃色的氧化石墨水溶液；
將所得的亮黃色的氧化石墨水溶液離心或過濾，得到棕黃色泥狀或餅狀物；
向所得的棕黃色泥狀或餅狀物中加入由雙氧水和濃硫酸混合所得的混合溶液，超聲后離心得到帶有大量親水基團(tuán)的氧化石墨的泥狀物；
所述的雙氧水和濃硫酸混合所得的混合溶液，按體積比計(jì)算，即為雙氧水:濃硫酸為1:3~7;
(4)、純凈的氧化石墨烯的制備
依次用質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為10%的鹽酸水溶液和去離子水洗滌步驟(3)所得的帶有大量親水基團(tuán)的氧化石墨的泥狀物直至流出液為中性，離心或抽濾，所得的沉淀或?yàn)V餅控制溫度為60-80°C真空干燥得到氧化石墨；
按質(zhì)量比計(jì)算，即氧化石墨:溶劑為1:1，將所得的氧化石墨加入到溶劑中，然后在室溫功率為100W的超聲波儀中進(jìn)行超聲15-60min即得到氧化石墨烯分散液；
所述的溶劑為水、乙醇、丙酮或四氫呋喃等。
[0006]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的一種氧化石墨烯分散液的制備方法，由于無低溫反應(yīng)步驟，從而簡(jiǎn)化了工藝步驟，降低了生產(chǎn)成本和能耗，并且反應(yīng)過程不加入硝酸鈉，因此無no2/n2o4有毒氣體放出，對(duì)環(huán)境友好。
[0007]進(jìn)一步，本發(fā)明的一種氧化石墨烯分散液的制備方法，由于短時(shí)間超聲即可得到片層較大的單層的氧化石墨烯，從而有效的解決了現(xiàn)有氧化石墨烯生產(chǎn)中分散性不好、穩(wěn)定性差和長時(shí)間超聲造成片層較小的問題。即最終所得的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯分散性好，穩(wěn)定性好，尺寸較大，為0.1-10 μ m,其產(chǎn)率相對(duì)于多層(2-10層)氧化石墨烯為 80-90%。
[0008]進(jìn)一步，本發(fā)明的一種氧化石墨烯分散液的制備方法，由于所制備的氧化石墨烯中的氧化石墨烯含有大量的含氧官能團(tuán)，因此在其它材料與氧化石墨烯的共價(jià)修飾、阻燃、光電領(lǐng)域中有著潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1、實(shí)施例1中所制備的氧化石墨的掃描電鏡圖；
圖2、實(shí)施例2中使用的天然鱗片石墨的Raman光譜；
圖3、實(shí)施例1所得氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的Raman光譜；
圖4、實(shí)施例2所得氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的Raman光譜；
圖5a、實(shí)施例1所得氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的AFM圖；
圖5b、實(shí)施例1所得氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的厚度圖；
圖6a、實(shí)施例2所得氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的AFM圖；
圖6b、實(shí)施例2中所得氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的厚度圖；圖7、圖6a中的方框部分的局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例中Raman光譜測(cè)試使用美國賽默飛世爾生產(chǎn)的拉曼光譜儀(型號(hào)DXR Raman MacroscopeX
[0012]本發(fā)明實(shí)施例中所用的掃描電鏡為日立生產(chǎn)的S-3400N掃描電子顯微鏡。
[0013]本發(fā)明實(shí)施例中所用的原子力顯微鏡為美國安捷倫公司生產(chǎn)的Agilent 5500SPM。
[0014]本發(fā)明超聲所用的設(shè)備為廣州邦杰電子有限公司生產(chǎn)的BG-02C超聲波清洗機(jī)。
[0015]實(shí)施例1
一種氧化石墨烯分散液的制備方法，具體包括以下步驟:
(1)、硫酸根插層的石墨/硫酸混合物的制備
在常溫下，將1.5g石墨與30ml濃度為98%的濃硫酸按lg:20mL的比例混合，超聲lh，制得硫酸根插層的石墨/硫酸混合物；
所述的石墨為天然石墨粉；
(2)、初步的石墨氧化物的制備:
在常溫下向步驟(1)所得的硫酸根插層的石墨/硫酸混合物中一次性加入6g高錳酸鉀，超聲IOs得到硫酸根插層的石墨/硫酸/高錳酸鉀混合物；
聞猛酸鐘的添加量按質(zhì)量比計(jì)算，即石墨:聞猛酸鐘為1:4 ；
然后將所得的硫酸根插層的石墨/硫酸/高錳酸鉀混合物在轉(zhuǎn)速為250r/min下，控制溫度為35°C進(jìn)行氧化反應(yīng)2h，制得初步的石墨氧化物；
(3 )、帶有親水 基團(tuán)的石墨氧化物的制備
向步驟(2)所得的初步的石墨氧化物的溶液中加入為其體積1-1.5倍的去離子水100ml，在恒溫98°C條件下進(jìn)行水解反應(yīng)15min，得到帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物；
向所得的帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物的溶液中加入為其體積2倍的由300ml去離子水和25ml質(zhì)量百分比濃度為30%的雙氧水水溶液混合形成的混合溶液，得到亮黃色的氧化石墨水溶液；
將所得的亮黃色的氧化石墨水溶液離心或過濾，得到棕黃色泥狀或餅狀物；
向所得的棕黃色泥狀或餅狀物中加入50ml由雙氧水和濃硫酸混合所得的混合溶液，超聲IOmin后離心得到帶有大量親水基團(tuán)的氧化石墨的泥狀物；
所述的雙氧水和濃硫酸混合所得的混合溶液，按體積比計(jì)算，即為雙氧水:濃硫酸為
1:5 ；
(4 )、純凈的氧化石墨烯的制備
依次用質(zhì)量百分比濃度為10%的稀鹽酸和去離子水洗滌步驟(3)所得的帶有大量親水基團(tuán)的氧化石墨的泥狀物直至流出液為中性，離心或抽濾，所得的沉淀或?yàn)V餅控制溫度為60°C真空干燥12h得到純凈的氧化石墨；
將上述所得的氧化石墨用掃面電鏡進(jìn)行掃描，所得的掃描電鏡圖如圖1所示，從圖1中可以看出，所得的氧化石墨為有序的層狀結(jié)構(gòu)，容易剝離為單層的氧化石墨烯；按質(zhì)量計(jì)算，氧化石墨:溶劑為1:1的比例，將所得的0.01g氧化石墨分散到0.01g^逝中，然后室溫下，在功率為100W的超聲儀中進(jìn)行超聲40min即得到氧化石墨烯分散液；所述的溶劑為水。
[0016]實(shí)施例2
一種氧化石墨烯分散液的制備方法，具體包括以下步驟:
(1)、硫酸根插層的石墨/硫酸混合物的制備
在常溫下，將1.5g石墨與30ml濃度為98%的濃硫酸按lg:20mL的比例混合，超聲lh，制得硫酸根插層的石墨/硫酸混合物；
所述的石墨為天然鱗片石墨；
(2)、初步的石墨氧化物的制備:
在常溫下向步驟(1)所得的硫酸根插層的石墨/硫酸混合物中一次性加入6g高錳酸鉀，超聲1Os得到硫酸根插層的石墨/硫酸/高錳酸鉀混合物；
聞猛酸鐘的添加量按質(zhì)量比計(jì)算，即石墨:聞猛酸鐘為1:4 ；
將所得的硫酸根插層的石墨/硫酸/高錳酸鉀混合物在轉(zhuǎn)速為250r/min下，控制溫度為35°C進(jìn)行氧化反應(yīng)2h，制得初步的石墨氧化物；
(3 )、帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物的制備
向步驟(2)所得的初步的石墨氧化物的溶液中加入為其體積1-1.5倍的去離子水100ml，在恒溫98°C條件下進(jìn)行水解反應(yīng)15min，得到帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物；
向所得的帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物的溶液中加入為其體積2倍的由300ml去離子水和25ml質(zhì)量百分比濃度為30%的雙氧水水溶液混合形成的混合溶液，得到亮黃色的氧化石墨水溶液；
將所得的亮黃色的氧化石墨水溶液離心或過濾，得到棕黃色泥狀或餅狀物；
向所得的棕黃色泥狀或餅狀物中加入50ml由雙氧水和濃硫酸混合所得的混合溶液，超聲IOmin后離心得到帶有大量親水基團(tuán)的氧化石墨的泥狀物；
所述的雙氧水和濃硫酸的混合溶液，按體積比計(jì)算，即為雙氧水:濃硫酸為1:5 ；
(4 )、純凈的氧化石墨烯的制備
依次用質(zhì)量百分比濃度為10%的稀鹽酸和去離子水洗滌步驟(3)所得的帶有大量親水基團(tuán)的氧化石墨的泥狀物直至流出液為中性，離心或抽濾，所得的沉淀或?yàn)V餅控制溫度為60°C真空干燥12h得到純凈的氧化石墨；
將上述所得的氧化石墨用掃面電鏡進(jìn)行掃描，所得的掃描電鏡圖如圖1所示，從圖1中可以看出，所得的氧化石墨為有序的層狀結(jié)構(gòu)，容易剝離為單層的氧化石墨；
按質(zhì)量計(jì)算，氧化石墨:溶劑為1:1的比例，將所得的0.01g氧化石墨分散到0.01g|逝中，然后室溫下，在功率為100W的超聲儀中進(jìn)行超聲40min即得到氧化石墨烯分散液；所述的溶劑為去離子水。
[0017]采用拉曼光譜儀分別對(duì)實(shí)施例2中使用的天然鱗片石墨的Raman光譜、實(shí)施例1所得的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的Raman光譜、實(shí)施例2所得的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯進(jìn)行Raman光譜測(cè)定，結(jié)果如圖2、圖3、圖4所示，從圖2、圖3和圖4的對(duì)比可以看出，氧化石墨烯相對(duì)于天然鱗狀石墨的D峰和G峰的強(qiáng)度發(fā)生了明顯的變化，從圖中可以看到天然鱗片石墨原料和實(shí)施例1、實(shí)施例2中制備的氧化石墨烯層均有三處特征峰，分別是位于1580cm-l的G峰，位于1350cm_l附近的D峰，以及位于2700cm_l附近的2D峰，但是鱗狀石墨的D峰強(qiáng)度明顯低于鱗狀石墨的G峰強(qiáng)度，而氧化石墨烯的D峰和G峰強(qiáng)度相近，由此表明了鱗狀石墨在氧化過程中石墨的有序結(jié)構(gòu)被破壞，石墨片層被剝離變成了氧化石墨烯。
[0018]實(shí)施例1、實(shí)施例2的Raman光譜圖中D峰和G峰強(qiáng)度相近，而原料天然鱗片石墨的D峰強(qiáng)度明顯低于G峰強(qiáng)度，這是氧化石墨烯與石墨的最主要區(qū)別；實(shí)施例1、實(shí)施例2的Raman光譜圖中D峰遠(yuǎn)高于原料天然鱗片石墨的D峰，這是由于氧化過程中石墨的有序結(jié)構(gòu)被破壞，表明石墨片層被剝離。
[0019]采用原子力顯微鏡分別對(duì)實(shí)施例1中制備的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯、實(shí)施例2中制備的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯進(jìn)行形貌和厚度測(cè)定，所得的氧化石墨烯的AFM圖及厚度圖分別見圖5a、圖5b，圖6a、圖6b ；
圖5a是實(shí)施例1中所得的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的AFM圖、圖6a是實(shí)施例2中所得的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的AFM圖。通過圖5b、圖6b進(jìn)行對(duì)比可以看出，本發(fā)明的一種氧化石墨烯分散液的制備方法中所得的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯片層分布密集，片層大小約為4um。
[0020]圖7是圖6a的方框部分的局部放大圖，從圖7中進(jìn)一步可以看出本發(fā)明制備的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯片層大小約為4um，片層可以折疊不容易團(tuán)聚，由此表明了本發(fā)明的一種氧化石墨烯分散液的制備方法中所得的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯柔韌性好，不容易團(tuán)聚。
[0021]圖5b是實(shí)施例1中所得的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的厚度圖、圖6b是實(shí)施例2所得的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的厚度圖，從圖5b、圖6b可以看出氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的片層厚度為Inm左右，這和文獻(xiàn)單層氧化石墨烯的厚度為
0.6-1.1nm報(bào)道的一致(Lerf，A.等.固體物理化學(xué)67，1106(2006)),由此表明，本發(fā)明的一種氧化石墨烯分散液的制備方法中所得的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯為單層。
[0022]實(shí)施例3
一種氧化石墨烯分散液的制備方法，具體包括以下步驟:
(1)、硫酸根插層的石墨/硫酸混合物的制備
在常溫下，將1.5g石墨與30ml質(zhì)量百分比濃度為98%的濃硫酸按lg:20mL的比例混合，超聲lh，制得硫酸根插層的石墨/硫酸混合物；
所述的石墨為微晶石墨；
(2)、初步的石墨氧化物的制備:
在常溫下向步驟(1)所得的硫酸根插層的石墨/硫酸混合物中一次性加入6g高錳酸鉀，超聲IOs得到硫酸根插層的石墨/硫酸/高錳酸鉀混合物；
聞猛酸鐘的添加量按質(zhì)量比計(jì)算，即石墨:聞猛酸鐘為1:4 ；
然后將所得的硫酸根插層的石墨/硫酸/高錳酸鉀混合物在轉(zhuǎn)速為250r/min下，控制溫度為35°C進(jìn)行氧化反應(yīng)2h，制得初步的石墨氧化物；
(3 )、帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物的制備
向步驟(2)所得的初步的石墨氧化物的溶液中加入為其體積2倍的去離子水100ml，在恒溫98°C條件下進(jìn)行水解反應(yīng)l(T20min，形成帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物；向所得的帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物的溶液中加入為其體積2倍的由300ml去離子水和25ml質(zhì)量百分比濃度為30%的雙氧水水溶液混合形成的混合溶液，得到亮黃色的氧化石墨水溶液；
將所得的亮黃色的氧化石墨水溶液離心或過濾，得到棕黃色泥狀或餅狀物；
向所得的棕黃色泥狀或餅狀物中加入50ml由雙氧水和濃硫酸混合所得的混合溶液，超聲IOmin后離心得到帶有大量親水基團(tuán)的氧化石墨的泥狀物；
所述的雙氧水和濃硫酸混合所得的混合溶液，按體積比計(jì)算，即為雙氧水:濃硫酸為
1:5 ；
(4 )、純凈的氧化石墨烯的制備
依次用質(zhì)量百分比濃度為10%的稀鹽酸和去離子水洗滌步驟(3)所得的帶有大量親水基團(tuán)的氧化石墨的泥狀直至流出液為中性，離心或抽濾后，所得的沉淀或?yàn)V餅控制溫度為60°C真空干燥12h得到純凈的氧化石墨；
按質(zhì)量計(jì)算，氧化石墨:溶劑為1:1的比例，將所得的0.01g氧化石墨分散到0.01gf逝中，然后室溫下，在功率為100W的超聲儀中進(jìn)行超聲40min即得到氧化石墨烯分散液；所述的溶劑為去離子水。
[0023]上述所得的氧化石墨烯溶液分散液中的氧化石墨烯，經(jīng)美國安捷倫公司生產(chǎn)的Agilent 5500 SPM原子力顯微鏡儀器進(jìn)行測(cè)定，其尺寸較大，為Ι-lOum，其產(chǎn)率相對(duì)于多層氧化石墨烯為90%。
[0024]實(shí)施例4
一種氧化石墨烯分散液的制備方法，具體包括以下步驟:
(1)、硫酸根插層的石墨/硫酸混合物的制備
在常溫下，將1.5g石墨與30ml質(zhì)量百分比濃度為98%的濃硫酸按lg:20mL的比例混合，超聲lh，制得硫酸根插層的石墨/硫酸混合物；
所述的石墨為膨脹石墨；
(2)、初步的石墨氧化物的制備:
在常溫下向步驟(1)所得的硫酸根插層的石墨/硫酸混合物中一次性加入6g高錳酸鉀，超聲IOs得到硫酸根插層的石墨/硫酸/高錳酸鉀混合物；
聞猛酸鐘的添加量按質(zhì)量比計(jì)算，即石墨:聞猛酸鐘為1:4 ；
然后將所得的硫酸根插層的石墨/硫酸/高錳酸鉀混合物在轉(zhuǎn)速為250r/min下，控制溫度為35°C進(jìn)行氧化反應(yīng)2h，制得初步的石墨氧化物；
(3 )、帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物的制備
向步驟(2)所得的初步的石墨氧化物的溶液中加入為其體積2倍，即100ml去離子水，在恒溫98°C條件下進(jìn)行水解反應(yīng)15min，形成帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物的溶液；
向所得的帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物的溶液中加入為其體積2倍的由300mL去離子水和25ml質(zhì)量百分比濃度為30%雙氧水水溶液混和形成的混合溶液，得到亮黃色的氧化石墨水溶液；
將所得的亮黃色的氧化石墨水溶液離心或過濾，得到棕黃色泥狀或餅狀物； 向所得的棕黃色泥狀或餅狀物中加入為其體積5倍，即50ml由雙氧水和濃硫酸混合所得的混合溶液，超聲IOmin后尚心得到帶有大量未水基團(tuán)的氧化石墨的泥狀物；所述的雙氧水和濃硫酸混合所得的混合溶液，按體積比計(jì)算，即雙氧水:濃硫酸為1:
5 ；
(4 )、純凈的氧化石墨烯的制備
依次用質(zhì)量百分比濃度為10%的鹽酸水溶液和去離子水洗滌步驟(3)所得的帶有大量親水基團(tuán)的氧化石墨的泥狀物直至流出液為中性，離心或抽濾，所得的沉淀或?yàn)V餅控制溫度為60°C進(jìn)行真空干燥12h，即得到純凈的氧化石墨；
按質(zhì)量比計(jì)算，即氧化石墨:溶劑為1:1的比例，將所得的氧化石墨分散到溶劑中，然后室溫下，在功率為100W的超聲儀中進(jìn)行超聲30min即得到氧化石墨烯分散液；
所述的溶劑為去離子水。
[0025]上述所得的氧化石墨烯溶液分散液中的氧化石墨烯，經(jīng)美國安捷倫公司生產(chǎn)的Agilent 5500 SPM原子力顯微鏡進(jìn)行測(cè)定，其尺寸較大，為0.1-10um，其產(chǎn)率相對(duì)于多層(2-10層)氧化石墨烯為90%。
[0026]綜上所述，本發(fā)明的一種氧化石墨烯分散液的制備方法，可以成功制備單層氧化石墨烯的分散液，所得氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯分散性好片層密集，穩(wěn)定性和柔韌性好，不容易團(tuán)聚，片層較大為0.1-10um,產(chǎn)率較高，其產(chǎn)率相對(duì)于多層(2-10層)氧化石墨烯為80%-90%。
[0027]以上所述僅是本發(fā)明的實(shí)施方式的舉例，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種氧化石墨烯分散液的制備方法，其特征在于具體包括以下步驟: (1)、硫酸根插層的石墨/硫酸混合物的制備 在常溫下，將石墨與濃硫酸按lg:20mL的比例混合,超聲0.5"?.5h,制得硫酸根插層的石墨/硫酸混合物； 所述的石墨為粒徑均為80目-500目的天然石墨粉、天然鱗片石墨、微晶石墨或膨脹石墨； (2)、初步的石墨氧化物的制備: 在常溫下向步驟(1)所得的硫酸根插層的石墨/硫酸混合物中一次性加入高錳酸鉀，超聲5~10s得到硫酸根插層的石墨/硫酸/高錳酸鉀混合物； 聞猛酸鐘的添加量按質(zhì)量比計(jì)算，即石墨:聞猛酸鐘為1:6 10 ； 然后將所得的硫酸根插層的石墨/硫酸/高錳酸鉀混合物在攪拌條件下，控制溫度為25~40°C進(jìn)行氧化反應(yīng)l~3h，得初步的石墨氧化物； (3 )、帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物的制備 向步驟(2)所得的初步的石墨氧化物的溶液中加入為其體積1-5倍的去離子水，在恒溫9(Tl00°C條件下進(jìn)行 水解反應(yīng)l(T20min，形成帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物的溶液； 向所得的帶有親水基團(tuán)的石墨氧化物的溶液中加入為其體積2-5倍的由去離子水和質(zhì)量百分比濃度為30%的雙氧水水溶液混和形成的混合溶液,得到亮黃色的氧化石墨水溶液； 將所得的亮黃色的氧化石墨水溶液離心或過濾，得到棕黃色泥狀或餅狀物； 向所得的棕黃色泥狀或餅狀物中加入為其體積2-10倍的由雙氧水和濃硫酸混合所得的混合溶液，超聲后離心得到帶有大量親水基團(tuán)的氧化石墨的泥狀物； 所述的雙氧水和濃硫酸混合所得的混合溶液，按體積比計(jì)算，即雙氧水:濃硫酸為1:3-7 ； (4 )、純凈的氧化石墨烯的制備 依次用質(zhì)量百分比濃度為10%的鹽酸水溶液和去離子水洗滌步驟(3)所得的帶有大量親水基團(tuán)的氧化石墨的泥狀物直至流出液為中性，離心或抽濾，所得的沉淀或?yàn)V餅控制溫度為60-80°C進(jìn)行真空干燥，即得到氧化石墨； 按質(zhì)量比計(jì)算，即氧化石墨:溶劑為1:1，將所得的氧化石墨加入到溶劑中，然后室溫下，在功率為100W的超聲儀中進(jìn)行超聲15-60min即得到氧化石墨烯分散液； 所述的溶劑為水、乙醇、丙酮或四氫呋喃。
【文檔編號(hào)】C01B31/04GK103787317SQ201410001555
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】張全生, 黨國舉, 王淼, 李細(xì)方, 閔凡奇, 王昭勍, 李碩, 李海燕, 尹佳佳 申請(qǐng)人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院