一种石墨烯制备过程中的除杂方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及石墨締生产工艺，尤其是一种石墨締制备过程中的除杂方法。
【背景技术】
[0002] 自2004年被发现W来，石墨締作为一种新型碳材料备受关注。它是一种完全由sp2 杂化的碳原子构成的厚度仅为单原子层或数个单原子层的准二维晶体材料，具有高透光性 和导电性、高比表面积、高强度及柔初性等优异的性能，可望在高性能纳电子器件、光电器 件、气体传感器、复合材料、场发射材料及能量存储等领域获得广泛应用。但是，高质量石墨 締的低成本、大量制备仍面临困境，制约了该材料的发展与应用。 阳00引中国发明专利申请CN104787759A公开了一种石墨締制备过程中的除杂方法。但 是，运种除杂方法主要是针对金属离子杂质进行除杂，对于其它杂质的除杂效果不佳。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种石墨締制备过程中的除杂方法，能够解决现 有技术的不足，提高了石墨締制备过程中非金属杂质的分离除杂效果。 阳〇化]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
[0006] 一种石墨締制备过程中的除杂方法，包括如下步骤： 阳007] A、在石墨原料中加入浓硝酸，将石墨氧化成氧化石墨；然后加入过量的碳酸钢进 行中和，使用纯水将进行中和后剩余的氧化石墨进行冲洗，然后进行烘干；
[000引B、在步骤A中得到的氧化石墨中加入吸附剂，揽拌1.化~化，然后使用盐酸、乙 醇和水的混合液进行冲洗过滤，然后进行烘干；盐酸、乙醇和水的混合液中含有15wt%~ 17wt%的盐酸、25wt%~30wt%的乙醇，氧化石墨和吸附剂的质量比为1~2 : 5~7;吸 附剂包括W下组分：
[0009] 20*1%~25*1%的丙酬、3.5*1%~5*1%的正十六烷基硫酸钢、10*1%~13讯1% 的2-下烘乙缩醒、5wt%~7wt%的4-苯基下腊、lOwt%~15wt%的氧化儀、2wt%~3wt% 的氨氧化钢、5wt%~IOwt%的过硫酸胺，余量为硅油；
[0010] C、将步骤B中得到的氧化石墨投入处理液中，加热至50°C~60°C，揽拌化~化， 过滤收集沉淀物，使用纯水冲洗、然后进行烘干，处理液和投入的氧化石墨的质量之比为 10~12 : 1 ;处理液包括W下组分： |；0011] 9wt%~12wt%的3-二甲基氨基苯甲酸、3wt%~5wt%的碳酸丙締醋、0. 3wt%~ 0. 5wt%的过氧化氨二异丙苯、Iwt%~3wt%的脂肪酸甘油醋、0. 75wt%~Iwt%的氯径柳 胺、3wt%~6wt%的2-五氣苯氧基乙醇、5wt%~9wt%的异丙基氯化儀；15wt%~30wt% 的异丙醇，余量为水；
[0012] D、将经过步骤C处理过的氧化石墨进行过滤，然后放入反应蓋中；向反应蓋中通 入臭氧，并将反应蓋的溫度控制在7〇°C~80°C，压力控制在2.化ar~3bar，持续4h~化； 然后将反应蓋泄压，向反应蓋中通入流动的一氧化碳，直至氧化石墨干燥。
[0013] 作为优选，步骤A中，首先加入浓度为45 %的硝酸，加入的质量为石墨原料的5倍， 静置5min，然后进行过滤，得到第一次处理后的石墨原料；然后加入浓度为60%的硝酸，加 入的质量为第一次处理后的石墨原料的3倍，揽拌1.化，然后进行过滤，得到第二处理后的 石墨原料；最后加入浓度为25%的硝酸，加入的质量为第二处理后的石墨原料的10倍，揽 拌30min，得到氧化石墨。
[0014] 作为优选，步骤A中，烘干的溫度控制在150°C。
[0015] 作为优选，步骤A中，在烘干之前，向氧化石墨中均匀喷洒巧樣酸和氨基甲叉麟酸 钢，其中巧樣酸占烘干物质的0. 25wt%，氨基甲叉麟酸钢占烘干物质的0.Iwt%。
[0016] 作为优选，步骤D中，一氧化碳的通入流量为20L/min。
[0017] 采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过对石墨原料进行固态吸 附、液态分解处理和烘干精炼=个步骤的处理，可W实现对于石墨原料中各类杂质的有效 去除。吸附剂主要用来对石墨原料中大颗粒的杂质进行分解，然后通过冲洗将杂质去除。处 理液主要用来对石墨原料中的可溶杂质和颗粒较小的杂质进行溶解分离。最后通过臭氧的 高压反应，可W对石墨表面进行均化处理，最后使用一氧化碳进行烘干，可W避免臭氧对于 石墨原料的过度氧化。
【具体实施方式】 阳〇1引 实施例1
[0019] 一种石墨締制备过程中的除杂方法，包括如下步骤：
[0020] A、在石墨原料中加入浓硝酸，将石墨氧化成氧化石墨；然后加入过量的碳酸钢进 行中和，使用纯水将进行中和后剩余的氧化石墨进行冲洗，然后进行烘干；
[0021] B、在步骤A中得到的氧化石墨中加入吸附剂，揽拌1.化~化，然后使用盐酸、乙 醇和水的混合液进行冲洗过滤，然后进行烘干；盐酸、乙醇和水的混合液中含有15wt%~ 17wt%的盐酸、25wt%~30wt%的乙醇，氧化石墨和吸附剂的质量比为1~2 : 5~7;吸 附剂包括W下组分：
[0022] 20*1%~25*1%的丙酬、3.5*1%~5*1%的正十六烷基硫酸钢、10*1%~13讯1% 的2-下烘乙缩醒、5wt%~7wt%的4-苯基下腊、lOwt%~15wt%的氧化儀、2wt%~3wt% 的氨氧化钢、5wt%~IOwt%的过硫酸胺，余量为硅油；
[0023] C、将步骤B中得到的氧化石墨投入处理液中，加热至50°C~60。揽拌化~化， 过滤收集沉淀物，使用纯水冲洗、然后进行烘干，处理液和投入的氧化石墨的质量之比为 10~12 : 1 ;处理液包括W下组分：
[0024] 9wt%~12wt%的3-二甲基氨基苯甲酸、3wt%~5wt%的碳酸丙締醋、0. 3wt%~ 0. 5wt%的过氧化氨二异丙苯、Iwt%~3wt%的脂肪酸甘油醋、0. 75wt%~Iwt%的氯径柳 胺、3wt%~6wt%的2-五氣苯氧基乙醇、5wt%~9wt%的异丙基氯化儀；15wt%~30wt% 的异丙醇，余量为水；
[00巧]D、将经过步骤C处理过的氧化石墨进行过滤，然后放入反应蓋中；向反应蓋中通 入臭氧，并将反应蓋的溫度控制在7〇°C~80°C，压力控制在2.化ar~3bar，持续4h~化； 然后将反应蓋泄压，向反应蓋中通入流动的一氧化碳，直至氧化石墨干燥。
[0026] 实施例2
[0027] 本实施例在实施例I的基础上进行了改进：
[0028] 步骤A中，首先加入浓度为45 %的硝酸，加入的质量为石墨原料的5倍，静置 5min，然后进行过滤，得到第一次处理后的石墨原料；然后加入浓度为60%的硝酸，加入的 质量为第一次处理后的石墨原料的3倍，揽拌1.化，然后进行过滤，得到第二处理后的石 墨原料；最后加入浓度为25%的硝酸，加入的质量为第二处理后的石墨原料的10倍，揽拌 30min，得到氧化石墨。
[0029] 步骤A中，烘干的溫度控制在150°C。
[0030] 步骤A中，在烘干之前，向氧化石墨中均匀喷洒巧樣酸和氨基甲叉麟酸钢，其中巧 樣酸占烘干物质的0. 25wt%，氨基甲叉麟酸钢占烘干物质的0.Iwt%。 阳0川 实施例3
[0032] 本实施例在实施例2的基础上进行了改进： 阳03引步骤D中，一氧化碳的通入流量为2化/min。
[0034] 使用【背景技术】中引用的专利方法与W上=个实施例中提供的除杂方法进行对比， 进过除杂处理后的样品检测结果如下：
[0036] W上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可W作出若干改进和润饰，运些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种石墨烯制备过程中的除杂方法，其特征在于包括如下步骤： A、 在石墨原料中加入浓硝酸，将石墨氧化成氧化石墨；然后加入过量的碳酸钠进行中 和，使用纯水将进行中和后剩余的氧化石墨进行冲洗，然后进行烘干； B、 在步骤A中得到的氧化石墨中加入吸附剂，搅拌I. 5h~2h，然后使用盐酸、乙醇和水 的混合液进行冲洗过滤，然后进行烘干；盐酸、乙醇和水的混合液中含有15wt %~17wt % 的盐酸、25wt%~30wt%的乙醇，氧化石墨和吸附剂的质量比为1~2 : 5~7 ;吸附剂包 括以下组分： 20wt %~25wt %的丙酮、3. 5wt %~5wt %的正十六烷基硫酸钠、IOwt %~13wt %的 2-丁炔乙缩醛、5*1:%~7￥1:%的4-苯基丁腈、1〇￥1:%~15￥1:%的氧化镁、2￥1:%~3￥1:%的 氢氧化钠、5wt %~IOwt %的过硫酸胺，余量为硅油； C、 将步骤B中得到的氧化石墨投入处理液中，加热至50°C~60°C，搅拌3h~5h，过滤 收集沉淀物，使用纯水冲洗、然后进行烘干，处理液和投入的氧化石墨的质量之比为10~ 12 : 1 ;处理液包括以下组分： 9wt%~12wt%的3-二甲基氨基苯甲醚、3wt%~5wt%的碳酸丙稀酯、0? 3wt%~ 0? 5wt%的过氧化氢二异丙苯、lwt%~3wt%的脂肪酸甘油酯、0? 75wt%~lwt%的氯轻柳 胺、3wt%~6wt%的2-五氟苯氧基乙醇、5wt%~9wt%的异丙基氯化镁；15wt%~30wt% 的异丙醇，余量为水； D、 将经过步骤C处理过的氧化石墨进行过滤，然后放入反应釜中；向反应釜中通入臭 氧，并将反应釜的温度控制在70°C~80°C，压力控制在2. 2bar~3bar，持续4h~5h ;然后 将反应釜泄压，向反应釜中通入流动的一氧化碳，直至氧化石墨干燥。2. -种权利要求1所述的石墨烯制备过程中的除杂方法，其特征在于：步骤A中，首先 加入浓度为45%的硝酸，加入的质量为石墨原料的5倍，静置5min，然后进行过滤，得到第 一次处理后的石墨原料；然后加入浓度为60%的硝酸，加入的质量为第一次处理后的石墨 原料的3倍，搅拌I. 5h，然后进行过滤，得到第二处理后的石墨原料；最后加入浓度为25% 的硝酸，加入的质量为第二处理后的石墨原料的10倍，搅拌30min，得到氧化石墨。3. 根据权利要求2所述的石墨烯制备过程中的除杂方法，其特征在于：步骤A中，烘干 的温度控制在150 °C。4. 根据权利要求3所述的石墨烯制备过程中的除杂方法，其特征在于：步骤A中，在 烘干之前，向氧化石墨中均匀喷洒柠檬酸和氨基甲叉膦酸钠，其中柠檬酸占烘干物质的 0. 25wt %，氨基甲叉膦酸钠占烘干物质的0.1 wt %。5. 根据权利要求1所述的石墨烯制备过程中的除杂方法，其特征在于：步骤D中，一氧 化碳的通入流量为20L/min。
【专利摘要】本发明公开了一种石墨烯制备过程中的除杂方法，包括如下步骤：A、在石墨原料中加入浓硝酸，将石墨氧化成氧化石墨；然后加入过量的碳酸钠进行中和；B、在步骤A中得到的氧化石墨中加入吸附剂，然后使用盐酸、乙醇和水的混合液进行冲洗过滤，然后进行烘干；C、将步骤B中得到的氧化石墨投入处理液中，过滤收集沉淀物，使用纯水冲洗、然后进行烘干；D、将经过步骤C处理过的氧化石墨进行过滤，然后放入反应釜中；向反应釜中通入臭氧；然后将反应釜泄压，向反应釜中通入流动的一氧化碳，直至氧化石墨干燥。本发明能够解决现有技术的不足，提高了石墨烯制备过程中非金属杂质的分离除杂效果。
【IPC分类】C01B31/04
【公开号】CN105236400
【申请号】CN201510726370
【发明人】王丽华, 张子珍, 赵建国
【申请人】山西大同大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月27日