[0056]—种大片层氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤:
[0057](1)室温下，取2g含碳量为85%、粒度为200目天然鳞片石墨，加入70g混合酸溶液，然后在搅拌条件下插层处理21h，之后通过5 μ m微孔滤膜进行过滤，对过滤所得的沉淀进行干燥，得到插层石墨，最后将插层石墨于1025°C条件下热处理16s ;
[0058]所述混合酸溶液为浓硫酸和浓硝酸按体积比10:1的比例混合所得的混酸；
[0059](2)对经过热处理的插层石墨采用Hummer’ s法进行氧化反应，得到氧化石墨稀；
[0060]Hummer’ s法的具体步骤如下:在10°C、搅拌条件下，向经过热处理的插层石墨中加入浓硫酸，混合均匀，再加入硝酸钠，混合均匀，再在30min内缓慢加入高锰酸钾，混合均匀，然后在50°C、搅拌条件下反应12h，之后将反应所得的混合液倒入冰水中，搅拌条件下缓慢加入过氧化氢，最后静置处理6h，再将静置所得的沉淀分离出来，经稀盐酸清洗后得到氧化石墨烯；
[0061]所述插层石墨与浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾和过氧化氢的质量比为1:23:0.5:3:
3.8 ；
[0062](3)向氧化石墨烯中加入溶剂，充分溶解后制成浓度为10mg/ml的氧化石墨烯溶液，然后用稀盐酸将氧化石墨烯溶液的pH值调节至3，再进行第一次静置处理，第一次静置处理24h，然后将第一次静置处理所得的沉淀分离出来，重复步骤(3)的以上过程进行第二次静置处理，第二次静置处理9h，通过两次静置处理将大片层氧化石墨烯沉降并分离出来；
[0063]所述溶剂为四氢呋喃和二甲基甲酰胺按体积比1:4的比例混合所得的混合液。
[0064]本实施例制得的大片层氧化石墨烯的扫描电子显微镜图见图3，本实施例最终获得1.7克、尺寸范围在35— 45 μπι的大片层氧化石墨稀。
[0065]而以相同的天然鳞片石墨为原料，仅采用上述Hummer’ s法进行氧化反应，得到的氧化石墨烯的质量为1.1克、尺寸范围为7 —12 μπι。
[0066]实施例4
[0067]—种大片层氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤:
[0068](1)室温下，取2g含碳量为90%、粒度为300目天然鳞片石墨，加入150g混合酸溶液，然后在搅拌条件下插层处理22h，之后通过5 μ m微孔滤膜进行过滤，对过滤所得的沉淀进行干燥，得到插层石墨，最后将插层石墨于1050°C条件下热处理14s ;
[0069]所述混合酸溶液为浓硫酸和浓磷酸按体积比8:1的比例混合所得的混酸；
[0070](2)对经过热处理的插层石墨采用Standenmaier法进行氧化反应，得到氧化石墨稀;
[0071]Standenmaier法的具体步骤如下:在0°C、搅拌条件下，向经过热处理的插层石墨中加入浓硫酸、浓硝酸，混合均匀，再在50min内缓慢加入氯酸钾，混合均匀，然后在40°C、搅拌条件下反应24h，之后加入大量去离子水，静置处理12h，再将静置所得的沉淀分离出来，经稀盐酸清洗后得到氧化石墨烯；
[0072]所述插层石墨与浓硫酸、浓硝酸和氯酸钾的质量比为1:15:8:11 ;
[0073](3)向氧化石墨烯中加入溶剂，充分溶解后制成浓度为0.lmg/ml的氧化石墨烯溶液，然后用稀碳酸钠溶液将氧化石墨烯溶液的pH值调节至5，再进行第一次离心处理，第一次离心处理的转速为7000rpm/min，时间为15min，然后将第一次离心处理所得的沉淀分离出来，重复步骤(3)的以上过程进行第二次离心处理，第二次离心处理，第二次离心处理的转速为4000rpm/min，时间为5min，通过两次离心处理将大片层氧化石墨稀沉降并分离出来；
[0074]所述溶剂为去离子水。
[0075]本实施例制得的大片层氧化石墨烯的扫描电子显微镜图见图4，本实施例最终获得1.7克、尺寸范围在25—35 μπι的大片层氧化石墨稀。
[0076]而以相同的天然鳞片石墨为原料，仅采用上述Standenmaier法进行氧化反应，得到的氧化石墨稀的质量为1.2克、尺寸范围为7 —13 μπι。
[0077]实施例5
[0078]—种大片层氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤:
[0079](1)室温下，取2g含碳量为95%、粒度为400目天然鳞片石墨，加入200g混合酸溶液，然后在搅拌条件下插层处理23h，之后通过5 μ m微孔滤膜进行过滤，对过滤所得的沉淀进行干燥，得到插层石墨，最后将插层石墨于1075°C条件下热处理13s ;
[0080]所述混合酸溶液为浓硫酸和浓硝酸按体积比3:1的比例混合所得的混酸；
[0081](2)对经过热处理的插层石墨采用Brodie法进行氧化反应，得到氧化石墨稀；
[0082]Brodie法的具体步骤如下:在0°C、搅拌条件下，向经过热处理的插层石墨中加入浓硝酸，混合均匀，再在50min内缓慢加入氯酸钾，混合均匀，然后在40°C、搅拌条件下反应24h，之后加入大量去离子水，静置处理12h，再将静置所得的沉淀分离出来，经稀盐酸清洗后得到氧化石墨烯；
[0083]所述插层石墨与浓硝酸、氯酸钾的质量比为1:30:3 ;
[0084](3)向氧化石墨烯中加入溶剂，充分溶解后制成浓度为8mg/ml的氧化石墨烯溶液，然后用稀盐酸将氧化石墨烯溶液的pH值调节至4，再进行第一次静置处理，第一次静置处理18h，然后将第一次静置处理所得的沉淀分离出来，重复步骤(3)的以上过程进行第二次静置处理，第二次静置处理lh，然后将第二次静置处理所得的沉淀分离出来，重复步骤
(3)的以上过程进行第三次静置处理，第三次静置处理lh，通过三次静置处理将大片层氧化石墨烯沉降并分离出来；
[0085]所述溶剂为四氢呋喃。
[0086]本实施例制得的大片层氧化石墨烯的扫描电子显微镜图见图5，本实施例最终获得1.7克、尺寸范围在20—30 μπι的大片层氧化石墨稀。
[0087]而以相同的天然鳞片石墨为原料，仅采用上述Brodie法进行氧化反应，得到的氧化石墨烯的质量为1.2克、尺寸范围为5 —11 μπι。
[0088]本发明中去离子水、四氢呋喃、二甲基甲酰胺对氧化石墨烯的分散作用是相同的，能够在相同的条件下，获得相同的尺寸分级，因此去离子水、四氢呋喃、二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上的任意体积比的混合液也具有相同的分散作用，为简洁描述起见，不另在【具体实施方式】中枚举。
[0089]应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，在不脱离本发明精神实质的情况下，都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种大片层氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤: (1)用混合酸溶液对天然鳞片石墨进行插层处理，得到插层石墨，然后对插层石墨进行热处理； (2)对经过热处理的插层石墨进行氧化反应，得到氧化石墨烯； (3)向氧化石墨烯中加入溶剂，充分溶解后制成氧化石墨烯溶液，然后将氧化石墨烯溶液的pH值调节至< 7，最后采用静置处理或离心处理的方法将大片层氧化石墨烯沉降并分离出来。2.如权利要求1所述的大片层氧化石墨烯的制备方法，其特征在于:所述天然鳞片石墨的含碳量为80— 99.9%，粒度为80— 500目。3.如权利要求1或2所述的大片层氧化石墨烯的制备方法，其特征在于:所述混合酸溶液为浓硫酸和浓硝酸或浓磷酸按体积比1 一 10:1的比例混合所得的混酸，所述混合酸溶液和天然鳞片石墨的质量比为10 —100:1。4.如权利要求1或2所述的大片层氧化石墨烯的制备方法，其特征在于:插层处理的温度为室温、时间为20— 24h。5.如权利要求1或2所述的大片层氧化石墨烯的制备方法，其特征在于:热处理的温度为 1000— 1100°C、时间为 12 — 17s。6.如权利要求1或2所述的大片层氧化石墨烯的制备方法，其特征在于:所述溶剂为去离子水、四氢呋喃、二甲基甲酰胺中的任意一种或两种以上的任意体积比的混合液。7.如权利要求1或2所述的大片层氧化石墨烯的制备方法，其特征在于:所述氧化石墨烯溶液的浓度为0.1—10mg/mlo8.如权利要求1或2所述的大片层氧化石墨烯的制备方法，其特征在于:所述氧化石墨烯溶液的pH值用稀盐酸或稀碳酸钠溶液调节至2?6。9.如权利要求1或2所述的大片层氧化石墨烯的制备方法，其特征在于:静置处理的次数在一次以上，每次处理的时间为1?36h。10.如权利要求1或2所述的大片层氧化石墨烯的制备方法，其特征在于:离心处理的次数在一次以上，每次处理的转速为4000— 10000rpm/min，时间为5 — 30min。
【专利摘要】本发明一种大片层氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：(1)用混合酸溶液对天然鳞片石墨进行插层处理，得到插层石墨，然后对插层石墨进行热处理；(2)对经过热处理的插层石墨进行氧化反应，得到氧化石墨烯；(3)向氧化石墨烯中加入溶剂，充分溶解后制成氧化石墨烯溶液，然后将氧化石墨烯溶液的pH值调节至＜7，最后采用静置处理或离心处理的方法将大片层氧化石墨烯沉降并分离出来。本发明预先对天然鳞片石墨原料进行插层处理和热处理，可以在后续的氧化反应过程中为强酸和强氧化剂提供更多的接触面积，从而可以提高氧化效率；在分离大片层氧化石墨烯时，溶剂和氧化石墨烯上的含氧官能团的络合作用得到提高，分离效果显著。
【IPC分类】C01B31/04
【公开号】CN105293477
【申请号】CN201510786386
【发明人】郝福瑞, 周忠福, 李玲, 童磊, 胡琪卉, 俞健舒, 王云龙, 王会利, 王清露, 张晓玉, 张泽汇, 张家平
【申请人】安徽易能新材料科技有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月13日