一种复合石墨烯电热膜的制备方法与流程

本发明涉及一种复合石墨烯电热膜的制备方法，属于电热材料领域。

背景技术：

常用的电热系统中的电阻加热单元一般采用金属箔、薄膜涂层、电阻丝、金属网等材料；使用最多的加热元件为镍铬合金；然而，对于镍铬合金，目前在以下方面仍然显得不足：镍铬合金的密度大于8g/cm³，使用时厚度有数毫米；电阻率低(~10^–6Ω/m)，仍然存在着电热转化效率低，加热速率小，加热元件没有自动恒温及功率补偿功能，使得电热系统结构复杂，热惯性大等不足之处；铁铬铝是铁素体合金，存在常温脆性、475℃脆性和1000℃以上的高温脆性，由于高温脆性导致的高温强度低最终导致电热元件使用寿命短；合金的可焊性很差，难修复；石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格（honeycomb crystal lattice）排列构成的单层平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料；石墨烯优异的导电导热性能完全超过金属，同时石墨烯具有耐高温耐腐蚀的优点，而其良好的机械性能和较低的密度更让其具备了在电热材料领域取代金属的潜力；由于石墨烯大规模加工逐渐成为现实，石墨烯膜将取代金属材料应用在不同的领域。中国专利申请号：201610690049.3公开了一种复合石墨烯电热膜的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备氧化石墨烯溶液，将250g天然石墨和由4.5L浓硫酸和0.5L浓磷酸组成的5L混酸混合于反应釜内并用电控磁力搅拌器搅拌均匀，在低于20℃的情况下缓慢加入500g高锰酸钾；之后，密封反应釜并升温至85-90℃反应2-3小时，将产物从反应釜下端取出，稀释成40L溶液，加入0.6L双氧水得亮黄色氧化石墨溶液；然后，用酸和水交替离心洗涤，至溶液pH=5-6，去除杂质离子；最后，超声分散氧化石墨，配置氧化石墨烯溶液；（2）将浓度为5-15mg/mL的上述氧化石墨烯水溶液从具有一字形出口的制备装置中连续匀速挤出后，在凝固液或液氮中停留10-100秒，凝固成氧化石墨烯凝胶膜，将氧化石墨烯凝胶膜放入-10~-15℃的冰箱中冰冻2-5h或者液氮中快速冷冻；（3）将冻处理后氧化石墨烯气凝胶薄膜，送入高温炉中进行高温热处理，处理方式为：在惰性气体氛围下先以2-3℃/min升温到400℃，保温0.5-1h，然后在惰性气体氛围下以2-4℃/min升温到1300℃，保温1-4h，然后在惰性气体氛围下以2-4℃/min升温到3000℃，保温1-2h，即可获得连续超轻规则取向的纯石墨烯气凝胶薄膜；将气凝胶膜高压压制后，压力为20-50MPa，得到复合石墨烯电热膜，采用上述方法可无污染、能批量化生产的制备石墨烯，石墨烯薄膜有很好韧性，可以随意弯折并保持良好的导电性，有极高的可加工性，有利于适应的各种形状、各种应用的需求。但上述的复合石墨烯电热膜的制备方法其步骤（3）中的氧化石墨烯气凝胶薄膜还原中，需要在惰性气体的保护下，经过高温将氧化石墨烯还原，这种方法虽然可以完成还原操作，但是整个操作进行起来比较繁琐，高温炉的升温需要一定的时间，而且整个过程需要惰性气体的保护，加上还原所花费的时间，不但耗时长，且成本较高；因此，为了解决以上问题，亟待研究一种新的复合石墨烯电热膜的制备方法。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出了一种复合石墨烯电热膜的制备方法，操作简单，成本低廉，能耗较小。

本发明的复合石墨烯电热膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

第一步，采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯溶液，并将其洗涤至中性；

1）称取0.5g硝酸钠粉末和70ml的浓硫酸，放入500ml的烧杯中，将烧杯移入冰水混合物中，在0℃的冰水浴条件下搅拌30min，直至硝酸钠完全溶解；

2）称取1g球形石墨，缓慢的加入到烧杯中，全部加完后继续搅拌30min，直至石墨混合均匀；

3)称量3gKMnO4，以每10分钟加入1g的速度缓慢加入烧杯中，整个过程持续30min，需要注意的是这个过程要尽量慢，防止由于加入过快导致局部反应过度、反应温度升高，从而影响产率；整个过程中控制温度不超过10℃，待KMnO4全部加入后，高速搅拌2h，此时溶液逐渐转变为墨绿色；

4）将烧杯移入35℃水浴内，继续搅拌2h；

5）向烧杯中加入100ml去离子水，当温度达到80℃，将烧杯移入85℃的水浴内搅拌30min；

6）将上述混合液移入1L的烧杯中，用60℃的去离子水稀释到500ml，再加入60ml5wt%的双氧水溶液，直到溶液呈现亮黄色，不再产生大量气泡为止，继续搅拌20分钟；

7）分别用10%的盐酸溶液和去离子水对上述混合液进行交错洗涤，反复操作4~5次，直至溶液呈中性；

第二步，干燥冷冻，

1）预冷冻，将第一步中制备的呈中性的氧化石墨烯溶液经稀释后装入物料盘内，打开真空制冷机，先对真空制冷机的制冷仓进行预冷冻；然后将物料盘放入制冷仓的预冻架，将制冷探头与物料充分接触，然后将冷冻架放入冷阱中，盖上预冻盖，当预冻至物料各部分都下降至物料共晶点以下后，再维持1~1.5h，预冻结束；

2）干燥，将预冻好的物料移到压盖干燥器上，然后将干燥器置于冷阱之上，罩上有机玻璃罩，将放水阀旋紧后打开真空计，并用真空泵对冷阱进行抽真空操作，使内部真空度小于20Pa，干燥时间2~5h，得到蓬松的氧化石墨烯固体；

第三步，氧化石墨烯分散液的制备，

称量干燥后的氧化石墨烯固体，加入到水中，配制得到质量分数为1wt%的氧化石墨烯溶液，为了增强分散性可以滴入少许乙醇溶液；然后将混合液进行剪切乳化操作，使得成簇的组织能够在高速剪切的作用下被分散开，得到更均匀的分散液；剪切乳化速度为1100~1200r/min，时间为3~7min；最后将分散液移入超声仪中进行超声操作1h，得到氧化石墨烯分散液；

第四步，涂布、成胶，

将氧化石墨烯分散液的浓度，通过浓缩或稀释等手段，调节到10mg/ml；将经过玻璃基底浸入10mg/ml的氧化石墨烯分散液中进行涂布，然后将带有氧化石墨烯分散液的玻璃基底浸入0.1mol/ml的凝固液中成胶；

第五步，制备得到氧化石墨烯复合薄膜，

将基底取出，并将基底置于干燥箱内烘干，控制干燥温度50~70℃，经过6~8h的烘干，在玻璃基底上覆盖有一层氧化石墨烯复合薄膜；将薄膜从玻璃基底上剥离下来，得到氧化石墨烯复合薄膜；

第六步，氧化石墨烯复合薄膜的还原，得到复合石墨烯电热膜，

利用氢碘酸挥发出来蒸汽在80℃下对上述氧化石墨烯复合薄膜进行还原，经过24h后得到石墨烯复合薄膜；最后将得到的石墨烯复合薄膜经过压延机压延，得到本发明的复合石墨烯电热膜，通过压延机的压延，使得石墨烯复合薄膜具有良好的柔性，延展性和取向性。

作为优选的实施方案，所述第三步的氧化石墨烯分散液的制备中，向质量分数为1wt%的氧化石墨烯溶液滴加乙醇溶液，增强分散液的分散性。

进一步地，所述第四步中的凝固液为小分子化合物，其包括CaCl2、1-丁基-3-甲基咪唑L乳酸盐、氯化1-胺丙基-3-甲基咪唑或1，8-辛二胺，由于氧化石墨烯片层表面上含氧酸性集团带有负电荷，CaCl2与离子液体中所含的阳离子，可以屏蔽负电荷间的相互排斥，使得薄膜成胶；1-丁基-3-甲基咪唑L乳酸盐、氯化1-胺丙基-3-甲基咪唑和1，8-辛二胺离子液体中至少含有一个-NH2基团，可以与氧化石墨烯片层中的-COOH形成酰胺键，加强氧化石墨烯片层的交联。

本发明与现有技术相比较，本发明的复合石墨烯电热膜的制备方法，采用本发明的复合石墨烯电热膜的制备方法制备的复合氧化石墨烯薄膜在氢碘酸还原之后，经过压延工艺后得到复合石墨烯电热膜，其具有良好的导热性和导电性，且操作简单，成本低廉，能耗较小。

附图说明

图1是本发明的原料氧化石墨烯、CaCl2、1-丁基-3-甲基咪唑L乳酸盐、氯化1-胺丙基-3-甲基咪唑和1，8-辛二胺分子式结构示意图；

其中，图（a）为原料氧化石墨烯的分子式结构，图（b）为CaCl2的分子式结构，图（c）为1-丁基-3-甲基咪唑L乳酸盐的分子式结构，图（d）为氯化1-胺丙基-3-甲基咪唑的分子式结构，图（e）为1，8-辛二胺的分子式结构。

具体实施方式

实施例1：

本发明的复合石墨烯电热膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

第一步，采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯溶液，并将其洗涤至中性；

1）称取0.5g硝酸钠粉末和70ml的浓硫酸，放入500ml的烧杯中，将烧杯移入冰水混合物中，在0℃的冰水浴条件下搅拌30min，直至硝酸钠完全溶解；

2）称取1g球形石墨，缓慢的加入到烧杯中，全部加完后继续搅拌30min，直至石墨混合均匀；

3)称量3gKMnO4，以每10分钟加入1g的速度缓慢加入烧杯中，整个过程持续30min；整个过程中控制温度不超过10℃，待KMnO4全部加入后，高速搅拌2h，此时溶液逐渐转变为墨绿色；

4）将烧杯移入35℃水浴内，继续搅拌2h；

5）向烧杯中加入100ml去离子水，当温度达到80℃，将烧杯移入85℃的水浴内搅拌30min；

6）将上述混合液移入1L的烧杯中，用60℃的去离子水稀释到500ml，再加入60ml5wt%的双氧水溶液，直到溶液呈现亮黄色，不再产生大量气泡为止，继续搅拌20分钟；

7）分别用10%的盐酸溶液和去离子水对上述混合液进行交错洗涤，反复操作4~5次，直至溶液呈中性；

第二步，干燥冷冻，

1）预冷冻，将第一步中制备的呈中性的氧化石墨烯溶液经稀释后装入物料盘内，打开真空制冷机，先对真空制冷机的制冷仓进行预冷冻；然后将物料盘放入制冷仓的预冻架，将制冷探头与物料充分接触，然后将冷冻架放入冷阱中，盖上预冻盖，当预冻至物料各部分都下降至物料共晶点以下后，再维持1h，预冻结束；

2）干燥，将预冻好的物料移到压盖干燥器上，然后将干燥器置于冷阱之上，罩上有机玻璃罩，将放水阀旋紧后打开真空计，并用真空泵对冷阱进行抽真空操作，使内部真空度小于20Pa，干燥时间3h，得到蓬松的氧化石墨烯固体；

第三步，氧化石墨烯分散液的制备，

称量干燥后的氧化石墨烯固体，加入到水中，配制得到质量分数为1wt%的氧化石墨烯溶液，并向质量分数为1wt%的氧化石墨烯溶液滴加乙醇溶液，增强分散液的分散性；然后将混合液进行剪切乳化操作，使得成簇的组织能够在高速剪切的作用下被分散开，得到更均匀的分散液；剪切乳化速度为1200r/min，时间为3min；最后将分散液移入超声仪中进行超声操作1h，得到氧化石墨烯分散液；

第四步，涂布、成胶，

将氧化石墨烯分散液的浓度，通过浓缩或稀释等手段，调节到10mg/ml；将经过玻璃基底浸入10mg/ml的氧化石墨烯分散液中进行涂布，然后将带有氧化石墨烯分散液的玻璃基底浸入0.1mol/ml的CaCl2中成胶；

第五步，制备得到氧化石墨烯复合薄膜，

将基底取出，并将基底置于干燥箱内烘干，控制干燥温度60℃，经过8h的烘干，在玻璃基底上覆盖有一层氧化石墨烯复合薄膜；将薄膜从玻璃基底上剥离下来，得到氧化石墨烯复合薄膜；

第六步，氧化石墨烯复合薄膜的还原，得到复合石墨烯电热膜，

利用氢碘酸挥发出来蒸汽在80℃下对上述氧化石墨烯复合薄膜进行还原，经过24h后得到石墨烯复合薄膜；最后将得到的石墨烯复合薄膜经过压延机压延，得到本发明的复合石墨烯电热膜，通过压延机的压延，使得石墨烯复合薄膜具有良好的柔性，延展性和取向性。

实施例2：

本发明的复合石墨烯电热膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

第一步，采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯溶液，并将其洗涤至中性；

1）称取0.5g硝酸钠粉末和70ml的浓硫酸，放入500ml的烧杯中，将烧杯移入冰水混合物中，在0℃的冰水浴条件下搅拌30min，直至硝酸钠完全溶解；

2）称取1g球形石墨，缓慢的加入到烧杯中，全部加完后继续搅拌30min，直至石墨混合均匀；

3)称量3gKMnO4，以每10分钟加入1g的速度缓慢加入烧杯中，整个过程持续30min；整个过程中控制温度不超过10℃，待KMnO4全部加入后，高速搅拌2h，此时溶液逐渐转变为墨绿色；

4）将烧杯移入35℃水浴内，继续搅拌2h；

5）向烧杯中加入100ml去离子水，当温度达到80℃，将烧杯移入85℃的水浴内搅拌30min；

6）将上述混合液移入1L的烧杯中，用60℃的去离子水稀释到500ml，再加入60ml5wt%的双氧水溶液，直到溶液呈现亮黄色，不再产生大量气泡为止，继续搅拌20分钟；

7）分别用10%的盐酸溶液和去离子水对上述混合液进行交错洗涤，反复操作4~5次，直至溶液呈中性；

第二步，干燥冷冻，

1）预冷冻，将第一步中制备的呈中性的氧化石墨烯溶液经稀释后装入物料盘内，打开真空制冷机，先对真空制冷机的制冷仓进行预冷冻；然后将物料盘放入制冷仓的预冻架，将制冷探头与物料充分接触，然后将冷冻架放入冷阱中，盖上预冻盖，当预冻至物料各部分都下降至物料共晶点以下后，再维持1.5h，预冻结束；

2）干燥，将预冻好的物料移到压盖干燥器上，然后将干燥器置于冷阱之上，罩上有机玻璃罩，将放水阀旋紧后打开真空计，并用真空泵对冷阱进行抽真空操作，使内部真空度小于20Pa，干燥时间3h，得到蓬松的氧化石墨烯固体；

第三步，氧化石墨烯分散液的制备，

称量干燥后的氧化石墨烯固体，加入到水中，配制得到质量分数为1wt%的氧化石墨烯溶液，并向质量分数为1wt%的氧化石墨烯溶液滴加乙醇溶液，增强分散液的分散性；然后将混合液进行剪切乳化操作，使得成簇的组织能够在高速剪切的作用下被分散开，得到更均匀的分散液；剪切乳化速度为1100r/min，时间为6min；最后将分散液移入超声仪中进行超声操作1h，得到氧化石墨烯分散液；

第四步，涂布、成胶，

将氧化石墨烯分散液的浓度，通过浓缩或稀释等手段，调节到10mg/ml；将经过玻璃基底浸入10mg/ml的氧化石墨烯分散液中进行涂布，然后将带有氧化石墨烯分散液的玻璃基底浸入0.1mol/ml的1-丁基-3-甲基咪唑L乳酸盐中成胶；

第五步，制备得到氧化石墨烯复合薄膜，

将基底取出，并将基底置于干燥箱内烘干，控制干燥温度55℃，经过8h的烘干，在玻璃基底上覆盖有一层氧化石墨烯复合薄膜；将薄膜从玻璃基底上剥离下来，得到氧化石墨烯复合薄膜；

第六步，氧化石墨烯复合薄膜的还原，得到复合石墨烯电热膜，

利用氢碘酸挥发出来蒸汽在80℃下对上述氧化石墨烯复合薄膜进行还原，经过24h后得到石墨烯复合薄膜；最后将得到的石墨烯复合薄膜经过压延机压延，得到本发明的复合石墨烯电热膜，通过压延机的压延，使得石墨烯复合薄膜具有良好的柔性，延展性和取向性。

实施例3：

本发明的复合石墨烯电热膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

第一步，采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯溶液，并将其洗涤至中性；

1）称取0.5g硝酸钠粉末和70ml的浓硫酸，放入500ml的烧杯中，将烧杯移入冰水混合物中，在0℃的冰水浴条件下搅拌30min，直至硝酸钠完全溶解；

2）称取1g球形石墨，缓慢的加入到烧杯中，全部加完后继续搅拌30min，直至石墨混合均匀；

3)称量3gKMnO4，以每10分钟加入1g的速度缓慢加入烧杯中，整个过程持续30min；整个过程中控制温度不超过10℃，待KMnO4全部加入后，高速搅拌2h，此时溶液逐渐转变为墨绿色；

4）将烧杯移入35℃水浴内，继续搅拌2h；

5）向烧杯中加入100ml去离子水，当温度达到80℃，将烧杯移入85℃的水浴内搅拌30min；

6）将上述混合液移入1L的烧杯中，用60℃的去离子水稀释到500ml，再加入60ml5wt%的双氧水溶液，直到溶液呈现亮黄色，不再产生大量气泡为止，继续搅拌20分钟；

7）分别用10%的盐酸溶液和去离子水对上述混合液进行交错洗涤，反复操作4~5次，直至溶液呈中性；

第二步，干燥冷冻，

1）预冷冻，将第一步中制备的呈中性的氧化石墨烯溶液经稀释后装入物料盘内，打开真空制冷机，先对真空制冷机的制冷仓进行预冷冻；然后将物料盘放入制冷仓的预冻架，将制冷探头与物料充分接触，然后将冷冻架放入冷阱中，盖上预冻盖，当预冻至物料各部分都下降至物料共晶点以下后，再维持1h，预冻结束；

2）干燥，将预冻好的物料移到压盖干燥器上，然后将干燥器置于冷阱之上，罩上有机玻璃罩，将放水阀旋紧后打开真空计，并用真空泵对冷阱进行抽真空操作，使内部真空度小于20Pa，干燥时间2~5h，得到蓬松的氧化石墨烯固体；

第三步，氧化石墨烯分散液的制备，

称量干燥后的氧化石墨烯固体，加入到水中，配制得到质量分数为1wt%的氧化石墨烯溶液，并向质量分数为1wt%的氧化石墨烯溶液滴加乙醇溶液，增强分散液的分散性；然后将混合液进行剪切乳化操作，使得成簇的组织能够在高速剪切的作用下被分散开，得到更均匀的分散液；剪切乳化速度为1200r/min，时间为4min；最后将分散液移入超声仪中进行超声操作1h，得到氧化石墨烯分散液；

第四步，涂布、成胶，

将氧化石墨烯分散液的浓度，通过浓缩或稀释等手段，调节到10mg/ml；将经过玻璃基底浸入10mg/ml的氧化石墨烯分散液中进行涂布，然后将带有氧化石墨烯分散液的玻璃基底浸入0.1mol/ml的氯化1-胺丙基-3-甲基咪唑中成胶；

第五步，制备得到氧化石墨烯复合薄膜，

将基底取出，并将基底置于干燥箱内烘干，控制干燥温度60℃，经过8h的烘干，在玻璃基底上覆盖有一层氧化石墨烯复合薄膜；将薄膜从玻璃基底上剥离下来，得到氧化石墨烯复合薄膜；

第六步，氧化石墨烯复合薄膜的还原，得到复合石墨烯电热膜，

利用氢碘酸挥发出来蒸汽在80℃下对上述氧化石墨烯复合薄膜进行还原，经过24h后得到石墨烯复合薄膜；最后将得到的石墨烯复合薄膜经过压延机压延，得到本发明的复合石墨烯电热膜，通过压延机的压延，使得石墨烯复合薄膜具有良好的柔性，延展性和取向性。

实施例4：

本发明的复合石墨烯电热膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

第一步，采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯溶液，并将其洗涤至中性；

1）称取0.5g硝酸钠粉末和70ml的浓硫酸，放入500ml的烧杯中，将烧杯移入冰水混合物中，在0℃的冰水浴条件下搅拌30min，直至硝酸钠完全溶解；

2）称取1g球形石墨，缓慢的加入到烧杯中，全部加完后继续搅拌30min，直至石墨混合均匀；

3)称量3gKMnO4，以每10分钟加入1g的速度缓慢加入烧杯中，整个过程持续30min；整个过程中控制温度不超过10℃，待KMnO4全部加入后，高速搅拌2h，此时溶液逐渐转变为墨绿色；

4）将烧杯移入35℃水浴内，继续搅拌2h；

5）向烧杯中加入100ml去离子水，当温度达到80℃，将烧杯移入85℃的水浴内搅拌30min；

6）将上述混合液移入1L的烧杯中，用60℃的去离子水稀释到500ml，再加入60ml5wt%的双氧水溶液，直到溶液呈现亮黄色，不再产生大量气泡为止，继续搅拌20分钟；

7）分别用10%的盐酸溶液和去离子水对上述混合液进行交错洗涤，反复操作4~5次，直至溶液呈中性；

第二步，干燥冷冻，

1）预冷冻，将第一步中制备的呈中性的氧化石墨烯溶液经稀释后装入物料盘内，打开真空制冷机，先对真空制冷机的制冷仓进行预冷冻；然后将物料盘放入制冷仓的预冻架，将制冷探头与物料充分接触，然后将冷冻架放入冷阱中，盖上预冻盖，当预冻至物料各部分都下降至物料共晶点以下后，再维持1h，预冻结束；

2）干燥，将预冻好的物料移到压盖干燥器上，然后将干燥器置于冷阱之上，罩上有机玻璃罩，将放水阀旋紧后打开真空计，并用真空泵对冷阱进行抽真空操作，使内部真空度小于20Pa，干燥时间3h，得到蓬松的氧化石墨烯固体；

第三步，氧化石墨烯分散液的制备，

称量干燥后的氧化石墨烯固体，加入到水中，配制得到质量分数为1wt%的氧化石墨烯溶液，并向质量分数为1wt%的氧化石墨烯溶液滴加乙醇溶液，增强分散液的分散性；然后将混合液进行剪切乳化操作，使得成簇的组织能够在高速剪切的作用下被分散开，得到更均匀的分散液；剪切乳化速度为1100r/min，时间为5min；最后将分散液移入超声仪中进行超声操作1h，得到氧化石墨烯分散液；

第四步，涂布、成胶，

将氧化石墨烯分散液的浓度，通过浓缩或稀释等手段，调节到10mg/ml；将经过玻璃基底浸入10mg/ml的氧化石墨烯分散液中进行涂布，然后将带有氧化石墨烯分散液的玻璃基底浸入0.1mol/ml的1，8-辛二胺中成胶；

第五步，制备得到氧化石墨烯复合薄膜，

将基底取出，并将基底置于干燥箱内烘干，控制干燥温度70℃，经过7h的烘干，在玻璃基底上覆盖有一层氧化石墨烯复合薄膜；将薄膜从玻璃基底上剥离下来，得到氧化石墨烯复合薄膜；

第六步，氧化石墨烯复合薄膜的还原，得到复合石墨烯电热膜，

利用氢碘酸挥发出来蒸汽在80℃下对上述氧化石墨烯复合薄膜进行还原，经过24h后得到石墨烯复合薄膜；最后将得到的石墨烯复合薄膜经过压延机压延，得到本发明的复合石墨烯电热膜，通过压延机的压延，使得石墨烯复合薄膜具有良好的柔性，延展性和取向性。

本发明的复合石墨烯电热膜的制备方法，如图1所示，由于氧化石墨烯片层表面上含氧酸性集团带有负电荷，CaCl2与离子液体中所含的阳离子，可以屏蔽负电荷间的相互排斥，使得薄膜成胶；1-丁基-3-甲基咪唑L乳酸盐、氯化1-胺丙基-3-甲基咪唑和1，8-辛二胺离子液体中至少含有一个-NH2基团，可以与氧化石墨烯片层中的-COOH形成酰胺键，加强氧化石墨烯片层的交联；实施例1中的氯化钙中的钙离子进入到氧化石墨烯层间，使得氧化石墨烯片层间的静电排斥减弱，取向性加强，进而形成不溶于水的胶体；实施例2采用1-丁基-3-甲基咪唑L乳酸盐作为凝固液，其反应过程与实施例1类似，但在实施例2中，1-丁基-3-甲基咪唑L乳酸盐其离子液体中阳离子的尺寸大于钙离子，所以氧化石墨烯片层在原有的取向性上片层间距增大；由于实施例3中的氯化1-胺丙基-3-甲基咪唑中带有一个-NH2，所以其阳离子在进入氧化石墨烯片层时，会与-COOH形成酰胺键，从而进一步增大其片层间距；实施例4中的1，8-辛二胺含有两个-NH2，且其碳链较长，它会像桥梁一样将两个石墨烯片层利用共价键所在一起，从而进一步拉大氧化石墨烯的层间距。

上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。