本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種石墨烯粉體的制備方法。

背景技術(shù)：

石墨烯作為一種新興的二維納米材料，具有完美的晶體結(jié)構(gòu)和諸多優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)。石墨烯獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能，使其在電子器件、場(chǎng)發(fā)射材料、復(fù)合材料、氣質(zhì)傳感器、能量?jī)?chǔ)存和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。正因其潛在的價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景，石墨烯材料的研究成為當(dāng)前最受關(guān)注的研究領(lǐng)域之一。2004年，Geim和Novoselov采用機(jī)械法剝離高定向熱解石墨獲得了石墨烯，打破了傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，并獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

目前石墨烯的制備方法主要有機(jī)械剝離法、氣相沉積法、外延生長(zhǎng)法和氧化還原法等。其中，氧化還原法以天然石墨為原料，工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、產(chǎn)率高，可規(guī)?；a(chǎn)，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的方法之一。

氧化還原法制備石墨烯涉及氧化、剝離和還原三個(gè)主要階段。石墨在氧化劑和插層劑中氧化處理，在經(jīng)過分離、純化后可得到氧化石墨；在溶液中通過剝離分散后，可形成穩(wěn)定的氧化石墨烯膠狀懸浮液。氧化石墨(烯)是制備石墨烯的前驅(qū)體，通過選擇合適的還原劑和還原條件去除氧化石墨(烯)中的含氧官能團(tuán)后可得到石墨烯產(chǎn)品。目前常用的還原方法有溶液還原和熱還原兩種。

專利CN 102066245A中將經(jīng)過純化、剝離的石墨氧化物用水合肼進(jìn)行還原制備石墨烯。但是水合肼具有高毒性，且通過這種方法制備的石墨烯團(tuán)聚度高，不利于石墨烯的進(jìn)一步應(yīng)用。專利CN104671238A，CN103011147A，CN105523545A報(bào)道了熱還原制備石墨烯粉體的方法。熱處理能夠加速氧化石墨表面的含氧官能團(tuán)的分子熱運(yùn)動(dòng)活性，通過奪取分子內(nèi)含氧官能團(tuán)中的氧縮合生成H₂O、CO₂、CO等分子，從而實(shí)現(xiàn)氧化石墨的還原。由于分子內(nèi)生成的H₂O、CO₂、CO等氣體的溢出會(huì)在還原氧化石墨層中產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，當(dāng)層間壓力達(dá)到或超過層間范德華力時(shí)，還原后的氧化石墨被膨脹剝離，進(jìn)而得到少層石墨烯粉體。但是由于在熱還原過程中，含氧官能團(tuán)脫失時(shí)還會(huì)伴隨C原子的氧化和脫失，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層C-C鍵的破壞和結(jié)構(gòu)缺陷增加，因此這些專利中制備的石墨烯粉體缺陷較多、有序度較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種石墨烯粉體的制備方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)制備的石墨烯粉體存在的團(tuán)聚度高、缺陷較多、有序度較差等問題。

根據(jù)本發(fā)明的一種石墨烯粉體的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備氧化石墨烯溶液；

(2)向所述氧化石墨烯溶液中加入有機(jī)小分子，攪拌，干燥，得到含有有機(jī)小分子的氧化石墨；

(3)將干燥后的含有有機(jī)小分子的氧化石墨經(jīng)熱還原處理，得到石墨烯粉體。

可選地，制備氧化石墨烯溶液包括以下步驟：將改進(jìn)Hummers法合成出的氧化石墨膠體稀釋、超聲分散，得到氧化石墨烯溶液。

可選地，步驟(1)中，氧化石墨烯溶液的濃度為0.1～20mg/mL。

可選地，步驟(2)中，有機(jī)小分子以有機(jī)小分子單體或者有機(jī)小分子溶液的形式加入氧化石墨烯溶液中。

可選地，步驟(2)中，有機(jī)小分子選自芳香族化合物及其衍生物或芳香族化合物鹽，優(yōu)選自芳香族有機(jī)酸或其鹽，例如選自苯甲酸、水楊酸、對(duì)苯二甲酸、鄰苯二甲酸苯甲酸鈉、水楊酸鈉、對(duì)苯二甲酸鈉等中的至少一種；選自雜芳基化合物及其衍生物或雜芳基化合物鹽，例如選自三聚氰胺等；選自脂肪族有機(jī)酸或其鹽，例如選自檸檬酸、酒石酸、草酸、蘋果酸、檸檬酸鈉、酒石酸鈉、草酸鈉等中的至少一種，也可以選自碳水化合物，例如選自葡萄糖、蔗糖、果糖、麥芽糖等中的至少一種。

可選地，步驟(2)所述含有有機(jī)小分子的氧化石墨中，有機(jī)小分子與氧化石墨的質(zhì)量比為1:1～100。

可選地，步驟(2)中的干燥方式選自真空干燥、常壓干燥、冷凍干燥、噴霧干燥；真空干燥和常壓干燥時(shí)的溫度不超過100℃，干燥時(shí)間為10h～50h，且真空干燥時(shí)的真空度為0.01MPa～0.1MPa；冷凍干燥的溫度為-60～10℃，干燥時(shí)間為10h～100h；噴霧干燥的溫度為100～250℃，干燥時(shí)間為1s～10min。

可選地，步驟(3)所述的熱還原處理在真空環(huán)境下進(jìn)行，真空度為0.01～1000Pa；或者，在惰性氣氛中進(jìn)行，惰性氣體選自氮?dú)?、氬氣、氦氣、氖氣等?/p>

可選地，步驟(3)所述的熱還原處理在管式氣氛爐、快速膨化爐、馬弗爐或微波反應(yīng)器中進(jìn)行。

可選地，當(dāng)熱還原處理在微波反應(yīng)器中進(jìn)行時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為1～10KW，反應(yīng)時(shí)間為1～600s；當(dāng)熱還原處理在管式氣氛爐、快速膨化爐、馬弗爐中進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)溫度為200～1200℃，升溫速率為10～50℃/分，保溫時(shí)間為30s～2h。

本發(fā)明中，有機(jī)小分子作為碳源，在熱處理過程中能夠起到有效修補(bǔ)石墨烯表面缺陷的作用，同時(shí)有機(jī)小分子受熱分解產(chǎn)生的氣體能夠進(jìn)一步提高氧化石墨的還原剝離度。通過本發(fā)明方法制備的石墨烯粉體具有剝離度高、片層薄、結(jié)構(gòu)缺陷少、有序度好、導(dǎo)電性能優(yōu)異的特點(diǎn)，在鋰離子電池、超級(jí)電容器等領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1制備的石墨烯粉體的AFM圖；

圖2為實(shí)施例1制備的石墨烯粉體的HRTEM圖；

圖3為實(shí)施例2制備的石墨烯粉體的AFM圖；

圖4為實(shí)施例3制備的石墨烯粉體的HRTEM圖；

圖5為實(shí)施例4制備的石墨烯粉體的HRTEM圖；

圖6為實(shí)施例5制備的石墨烯粉體的SEM圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式僅為對(duì)本發(fā)明的說明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明內(nèi)容的限制，下面將結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明和描述。

根據(jù)本發(fā)明的一種石墨烯粉體的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備氧化石墨烯溶液：

首先用改進(jìn)Hummers法制備氧化石墨膠體，可以采用以下方法：將濃硫酸、高錳酸鉀依次加入反應(yīng)器內(nèi)，混合均勻后再緩慢加入石墨原料，40℃攪拌反應(yīng)1.5h。反應(yīng)完成后加水稀釋，然后加入一定量的雙氧水，得到金黃色氧化石墨粗漿。氧化石墨粗漿經(jīng)去離子水多次離心洗滌至上清液pH為5～6時(shí)，得到氧化石墨膠體。

然后，取一定量氧化石墨膠體用去離子水稀釋至0.1～20mg/mL，超聲分散，得到氧化石墨烯溶液。氧化石墨烯溶液的制備方法不限于此。

其中，上述各步驟中，溶劑可以為水、醇或水與醇的混合物。醇可以為甲醇、乙醇等常見醇類溶劑。石墨原料可以選自鱗片石墨、石墨粉或膨脹石墨，優(yōu)選膨脹石墨或30～1000目的石墨粉，因?yàn)榕蛎浭Y(jié)構(gòu)疏松，石墨粉顆粒較細(xì)，這都有利于石墨的氧化及剝離。濃硫酸、高錳酸鉀、石墨、雙氧水的用量比為(10～50mL)：(2～6g)：1g：(1～3mL)。

(2)向所述氧化石墨烯溶液中加入有機(jī)小分子，攪拌，干燥，得到含有有機(jī)小分子的氧化石墨：

本發(fā)明中，有機(jī)小分子是指分子量為10000以下的含碳骨架的有機(jī)化合物。所述有機(jī)小分子選自芳香族化合物及其衍生物或芳香族化合物鹽，優(yōu)選自芳香族有機(jī)酸或其鹽，例如選自苯甲酸、水楊酸、對(duì)苯二甲酸、鄰苯二甲酸苯甲酸鈉、水楊酸鈉、對(duì)苯二甲酸鈉等中的至少一種；選自雜芳基化合物及其衍生物或雜芳基化合物鹽，例如選自三聚氰胺等；選自脂肪族有機(jī)酸或其鹽，例如選自檸檬酸、酒石酸、草酸、蘋果酸、檸檬酸鈉、酒石酸鈉、草酸鈉等中的至少一種，也可以選自碳水化合物，例如選自葡萄糖、蔗糖、果糖、麥芽糖等中的至少一種。

有機(jī)小分子可以是以有機(jī)小分子單體或者0.5～3.0mol/L的有機(jī)小分子溶液的形式加入。對(duì)于以溶液形式加入的有機(jī)小分子，溶劑同制備氧化石墨烯溶液所用溶劑相同，可以為水、醇或水與醇的混合物。含有有機(jī)小分子的氧化石墨中，有機(jī)小分子與氧化石墨的質(zhì)量比優(yōu)選為1:1～100。

攪拌可以采用機(jī)械攪拌或人工攪拌的方式，進(jìn)行機(jī)械攪拌的方式為例如采用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，攪拌時(shí)間一般為0.5～1h。干燥方式選自真空干燥、常壓干燥、冷凍干燥、噴霧干燥；真空干燥和常壓干燥時(shí)的溫度不超過100℃，干燥時(shí)間為10h～50h，且真空干燥時(shí)的真空度為0.01MPa～0.1MPa；冷凍干燥的溫度為-60～10℃，干燥時(shí)間為10h～100h；噴霧干燥的溫度為100～250℃，干燥時(shí)間為1s～10min。

(3)將干燥后的含有有機(jī)小分子的氧化石墨經(jīng)熱還原處理，得到石墨烯粉體：

熱還原處理可以在真空環(huán)境下進(jìn)行，例如真空度為0.01～1000Pa，優(yōu)選100～1000Pa；或者在惰性氣氛中進(jìn)行，惰性氣體例如選自氮?dú)?、氬氣、氦氣、氖氣等?/p>

熱還原處理的反應(yīng)器可以選自管式氣氛爐、快速膨化爐、馬弗爐或微波反應(yīng)器。當(dāng)熱還原處理在微波反應(yīng)器中進(jìn)行時(shí)，微波反應(yīng)器的功率為1～10KW，反應(yīng)時(shí)間為1～600s；當(dāng)熱還原處理在管式氣氛爐、快速膨化爐、馬弗爐中進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)溫度為200～1200℃，升溫速率為10～50℃/分，保溫時(shí)間為30s～2h。

本發(fā)明中，有機(jī)小分子作為碳源，在熱處理過程中能夠起到有效修補(bǔ)石墨烯表面缺陷的作用，同時(shí)有機(jī)小分子受熱分解產(chǎn)生的氣體能夠進(jìn)一步提高氧化石墨的還原剝離度。通過本發(fā)明方法制備的石墨烯粉體具有剝離度高、片層薄、結(jié)構(gòu)缺陷少、有序度好、導(dǎo)電性能優(yōu)異的特點(diǎn)，在鋰離子電池、超級(jí)電容器等領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用前景。

實(shí)施例1

(1)將1500mL濃H₂SO₄倒入反應(yīng)釜內(nèi)，冰浴中攪拌10min，向反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入150g KMnO₄，攪拌15min左右后再緩慢加入50g粒徑為300目的石墨粉，然后40℃攪拌反應(yīng)1.5h。反應(yīng)完成后向反應(yīng)釜內(nèi)加水稀釋，然后加入100ml 30％的雙氧水得到金黃色氧化石墨粗漿，氧化石墨粗漿經(jīng)過去離子水多次離心洗滌至上清液pH為5～6時(shí)，得到氧化石墨膠體，濃度約30mg/mL。

(2)取10ml氧化石墨膠體用去離子水稀釋至0.5mg/mL，超聲分散得到氧化石墨烯溶液。向氧化石墨烯溶液中加入0.3g的苯甲酸單體，攪拌30min，溶液在-60℃冷凍干燥30h，干燥產(chǎn)物中苯甲酸與氧化石墨的質(zhì)量比為1:1。

(3)將干燥后的含苯甲酸的氧化石墨粉體放置于微波反應(yīng)器中，將反應(yīng)器抽至50Pa，開啟微波反應(yīng)器，微波功率設(shè)定為10KW，反應(yīng)時(shí)間為120s，制備得到石墨烯粉體。而且苯甲酸在微波反應(yīng)器中進(jìn)行熱還原時(shí)分解產(chǎn)生了二氧化碳，提高了氧化石墨的還原剝離度。

從圖1可以看出，本實(shí)施例單層石墨烯的厚度約為1.1nm，片層尺寸約1～3μm。從圖2可以看出，石墨烯像薄紗一樣覆蓋在微柵網(wǎng)孔上，幾乎透明不可見，說明制備的石墨烯片層薄、缺陷少、有序度高。本實(shí)施例制備的石墨烯粉體層數(shù)約為1～5層，比表面積為420m²/g，電導(dǎo)率為90091S/m。

對(duì)比例1

(1)將1500mL濃H₂SO₄倒入反應(yīng)釜內(nèi)，冰浴中攪拌10min，向反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入150g KMnO₄，攪拌15min左右后再緩慢加入50g粒徑為300目的石墨粉，然后40℃攪拌反應(yīng)1.5h。反應(yīng)完成后向反應(yīng)釜內(nèi)加水稀釋，然后加入100ml 30％的雙氧水得到金黃色氧化石墨粗漿，氧化石墨粗漿經(jīng)過去離子水多次離心洗滌至上清液pH為5～6時(shí)，得到氧化石墨膠體，濃度約30mg/mL。

(2)取10ml氧化石墨膠體用去離子水稀釋至0.5mg/mL，超聲分散得到氧化石墨烯溶液，溶液在-60℃冷凍干燥30h。

(3)將干燥后的氧化石墨粉體放置于微波反應(yīng)器中，將反應(yīng)器抽至50Pa，開啟微波反應(yīng)器，微波功率設(shè)定為10KW，反應(yīng)時(shí)間為120s，制備得到石墨烯粉體。

對(duì)比例1與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于未添加有機(jī)小分子苯甲酸，對(duì)比例1中得到的石墨烯粉體的比表面積為151m²/g，電導(dǎo)率為20010S/m，均遠(yuǎn)低于實(shí)施例1。

實(shí)施例2

(1)將1500mL濃H₂SO₄倒入反應(yīng)釜內(nèi)，冰浴中攪拌10min，向反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入150g KMnO₄，攪拌15min左右后再緩慢加入50g膨脹石墨，然后40℃攪拌反應(yīng)1.5h。反應(yīng)完成后向反應(yīng)釜內(nèi)加水稀釋，然后加入100ml 30％的雙氧水得到金黃色氧化石墨粗漿，氧化石墨粗漿經(jīng)過去離子水多次離心洗滌至上清液pH為5～6時(shí)，得到氧化石墨膠體,濃度約30mg/mL。

(2)取100ml氧化石墨膠體用去離子水稀釋至10mg/mL，超聲分散得到氧化石墨烯溶液。向氧化石墨烯溶液中加入0.3g的水楊酸單體，攪拌1h，溶液在真空干燥箱內(nèi)50℃干燥24h，干燥產(chǎn)物中水楊酸與氧化石墨的質(zhì)量比為1:10。

(3)將干燥后的含水楊酸的氧化石墨粉體放置于管式氣氛爐中，先使用油泵將管式爐內(nèi)氣壓抽至500Pa，然后開啟加熱程序，以10℃/分速度升溫至600℃，保溫30min后自然降溫，制備得到石墨烯粉體。而且水楊酸在管式氣氛爐中進(jìn)行熱還原時(shí)分解產(chǎn)生了二氧化碳，提高了氧化石墨的還原剝離度。

從圖3中可以看出，本實(shí)施例單層石墨烯的厚度約為0.9nm，片層尺寸約1～3μm。本實(shí)施例制備的石墨烯粉體層數(shù)約為1～5層，比表面積為352m²/g，電導(dǎo)率為74630S/m。

對(duì)比例2

(1)將1500mL濃H₂SO₄倒入反應(yīng)釜內(nèi)，冰浴中攪拌10min，向反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入150g KMnO₄，攪拌15min左右后再緩慢加入50g膨脹石墨，然后40℃攪拌反應(yīng)1.5h。反應(yīng)完成后向反應(yīng)釜內(nèi)加水稀釋，然后加入100ml 30％的雙氧水得到金黃色氧化石墨粗漿，氧化石墨粗漿經(jīng)過去離子水多次離心洗滌至上清液pH為5～6時(shí)，得到氧化石墨膠體,濃度約30mg/mL。

(2)取100ml氧化石墨膠體用去離子水稀釋至10mg/mL，超聲分散得到氧化石墨烯溶液，溶液在真空干燥箱內(nèi)50℃干燥24h。

(3)將干燥后的氧化石墨粉體放置于管式氣氛爐中，先使用油泵將管式爐內(nèi)氣壓抽至500Pa，然后開啟加熱程序，以10℃/分速度升溫至600℃，保溫30min后自然降溫，制備得到石墨烯粉體。

對(duì)比例2與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于未添加有機(jī)小分子水楊酸，對(duì)比例2中得到的石墨烯粉體的比表面積為145m²/g，電導(dǎo)率為15467S/m，均遠(yuǎn)低于實(shí)施例2。

實(shí)施例3

(1)將1500mL濃H₂SO₄倒入反應(yīng)釜內(nèi)，冰浴中攪拌10min，向反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入150g KMnO₄，攪拌15min左右后再緩慢加入50g粒徑為800目的石墨粉，然后40℃攪拌反應(yīng)1.5h。反應(yīng)完成后向反應(yīng)釜內(nèi)加水稀釋，然后加入100ml 30％的雙氧水得到金黃色氧化石墨粗漿，氧化石墨粗漿經(jīng)過去離子水多次離心洗滌至上清液pH為5～6時(shí)，得到氧化石墨膠體,濃度約30mg/mL。

(2)取100mL氧化石墨膠體用去離子水稀釋至1mg/mL，超聲分散得到氧化石墨烯溶液。向氧化石墨烯溶液中加入0.75mL 0.5mol/L水楊酸鈉溶液，攪拌40min，溶液在-20℃冷凍干燥60h，干燥產(chǎn)物中水楊酸鈉與氧化石墨的質(zhì)量比為1:50。

(3)將干燥后的含水楊酸鈉的氧化石墨粉體放置于管式氣氛爐中，先使用油泵將管式爐內(nèi)氣壓抽至100Pa，然后向管式爐內(nèi)充入氮?dú)庵?大氣壓，開啟加熱程序，以30℃/分速度升溫至1000℃，保溫1h后自然降溫，制備得到石墨烯粉體。而且水楊酸鈉在管式氣氛爐中進(jìn)行熱還原時(shí)分解產(chǎn)生了二氧化碳，提高了氧化石墨的還原剝離度。

本實(shí)施例制備的石墨烯粉體層數(shù)約為3～7層，圖4所示的視野中，石墨烯的層數(shù)為3層，比表面積為352m²/g，電導(dǎo)率為78745S/m。

對(duì)比例3

(1)將1500mL濃H₂SO₄倒入反應(yīng)釜內(nèi)，冰浴中攪拌10min，向反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入150g KMnO₄，攪拌15min左右后再緩慢加入50g粒徑為800目的石墨粉，然后40℃攪拌反應(yīng)1.5h。反應(yīng)完成后向反應(yīng)釜內(nèi)加水稀釋，然后加入100ml 30％的雙氧水得到金黃色氧化石墨粗漿，氧化石墨粗漿經(jīng)過去離子水多次離心洗滌至上清液pH為5～6時(shí)，得到氧化石墨膠體,濃度約30mg/mL。

(2)取100mL氧化石墨膠體用去離子水稀釋至1mg/mL，超聲分散得到氧化石墨烯溶液，溶液在-20℃冷凍干燥60h。

(3)將干燥后的氧化石墨粉體放置于管式氣氛爐中，先使用油泵將管式爐內(nèi)氣壓抽至100Pa，然后向管式爐內(nèi)充入氮?dú)庵?大氣壓，開啟加熱程序，以30℃/分速度升溫至1000℃，保溫1h后自然降溫，制備得到石墨烯粉體。

對(duì)比例3與實(shí)施例3的區(qū)別僅在于未添加有機(jī)小分子水楊酸鈉，對(duì)比例3中得到的石墨烯粉體的比表面積為130m²/g，電導(dǎo)率為24500S/m，均遠(yuǎn)低于實(shí)施例3。

實(shí)施例4

(1)將1500mL濃H₂SO₄倒入反應(yīng)釜內(nèi)，冰浴中攪拌10min，向反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入150g KMnO₄，攪拌15min左右后再緩慢加入50g鱗片石墨，然后40℃攪拌反應(yīng)1.5h。反應(yīng)完成后向反應(yīng)釜內(nèi)加水稀釋，然后加入100ml 30％的的雙氧水得到金黃色氧化石墨粗漿，氧化石墨粗漿經(jīng)過去離子水多次離心洗滌至上清液pH為5～6時(shí)，得到氧化石墨膠體,濃度約30mg/mL。

(2)取100mL氧化石墨膠體用去離子水稀釋至15mg/mL，超聲分散得到氧化石墨烯溶液。向氧化石墨烯溶液中加入0.03g檸檬酸單體，攪拌30min，溶液在-40℃冷凍干燥40h，干燥產(chǎn)物中檸檬酸與氧化石墨的質(zhì)量比為1:100。

(3)將干燥后的含檸檬酸的氧化石墨粉體放置于快速膨化爐中，先使用油泵將爐內(nèi)氣壓抽至100Pa，然后向管式爐內(nèi)充入氬氣至1大氣壓，開啟加熱程序，以50℃/分速度升溫至1000℃，保溫30s后自然降溫，制備得到石墨烯粉體。而且檸檬酸在快速膨化爐中進(jìn)行熱還原時(shí)分解產(chǎn)生了二氧化碳，提高了氧化石墨的還原剝離度。

本實(shí)施例制備的石墨烯粉體層數(shù)約為2～5層，圖5所示的視野中，石墨烯的層數(shù)為3層，比表面積為338m²/g，電導(dǎo)率為74070S/m。

對(duì)比例4

(1)將1500mL濃H₂SO₄倒入反應(yīng)釜內(nèi)，冰浴中攪拌10min，向反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入150g KMnO₄，攪拌15min左右后再緩慢加入50g鱗片石墨，然后40℃攪拌反應(yīng)1.5h。反應(yīng)完成后向反應(yīng)釜內(nèi)加水稀釋，然后加入100ml 30％的的雙氧水得到金黃色氧化石墨粗漿，氧化石墨粗漿經(jīng)過去離子水多次離心洗滌至上清液pH為5～6時(shí)，得到氧化石墨膠體,濃度約30mg/mL。

(2)取100mL氧化石墨膠體用去離子水稀釋至15mg/mL，超聲分散得到氧化石墨烯溶液，溶液在-40℃冷凍干燥40h。

(3)將干燥后的氧化石墨粉體放置于快速膨化爐中，先使用油泵將爐內(nèi)氣壓抽至100Pa，然后向管式爐內(nèi)充入氬氣至1大氣壓，開啟加熱程序，以50℃/分速度升溫至1000℃，保溫30s后自然降溫，制備得到石墨烯粉體。

對(duì)比例4與實(shí)施例4的區(qū)別僅在于未添加有機(jī)小分子檸檬酸，對(duì)比例4中得到的石墨烯粉體的比表面積為148m²/g，電導(dǎo)率為21300S/m，均遠(yuǎn)低于實(shí)施例4。

實(shí)施例5

(1)將1500mL濃H₂SO₄倒入反應(yīng)釜內(nèi)，冰浴中攪拌10min，向反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入150g KMnO₄，攪拌15min左右后再緩慢加入50g膨脹石墨，然后40℃攪拌反應(yīng)1.5h。反應(yīng)完成后向反應(yīng)釜內(nèi)加水稀釋，然后加入100ml 30％的雙氧水得到金黃色氧化石墨粗漿，氧化石墨粗漿經(jīng)過去離子水多次離心洗滌至上清液pH為5～6時(shí)，得到氧化石墨膠體，濃度約30mg/mL。

(2)取10ml氧化石墨膠體用去離子水稀釋至5mg/mL，超聲分散得到氧化石墨烯溶液。向氧化石墨烯溶液中加入0.3g的葡萄糖單體，攪拌30min，150℃噴霧干燥20s，干燥產(chǎn)物中葡萄糖與氧化石墨的質(zhì)量比為1:1。

(3)將干燥后的含葡萄糖的氧化石墨粉體放置于微波反應(yīng)器中，將反應(yīng)器抽至300Pa，開啟微波反應(yīng)器，微波功率設(shè)定為5KW，反應(yīng)時(shí)間為300s，制備得到石墨烯粉體。而且葡萄糖在微波反應(yīng)器中進(jìn)行熱還原時(shí)分解產(chǎn)生了二氧化碳，提高了氧化石墨的還原剝離度。

從圖6可以看出，本實(shí)施例石墨烯片層之間已經(jīng)完全剝離，且石墨烯片層非常薄。本實(shí)施例制備的石墨烯粉體層數(shù)約為2～5層，比表面積為331m²/g，電導(dǎo)率為68493S/m。

對(duì)比例5

(1)將1500mL濃H₂SO₄倒入反應(yīng)釜內(nèi)，冰浴中攪拌10min，向反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入150g KMnO₄，攪拌15min左右后再緩慢加入50g膨脹石墨，然后40℃攪拌反應(yīng)1.5h。反應(yīng)完成后向反應(yīng)釜內(nèi)加水稀釋，然后加入100ml 30％的雙氧水得到金黃色氧化石墨粗漿，氧化石墨粗漿經(jīng)過去離子水多次離心洗滌至上清液pH為5～6時(shí)，得到氧化石墨膠體，濃度約30mg/mL。

(2)取10ml氧化石墨膠體用去離子水稀釋至5mg/mL，超聲分散得到氧化石墨烯溶液，150℃噴霧干燥20s。

(3)將干燥后的氧化石墨粉體放置于微波反應(yīng)器中，將反應(yīng)器抽至300Pa，開啟微波反應(yīng)器，微波功率設(shè)定為5KW，反應(yīng)時(shí)間為300s，制備得到石墨烯粉體。

對(duì)比例5與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于未添加有機(jī)小分子檸檬酸，對(duì)比例5中得到的石墨烯粉體的比表面積為138m²/g，電導(dǎo)率為15789S/m，均遠(yuǎn)低于實(shí)施例5。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。