一种石墨烯的制备方法
【专利摘要】本发明属于石墨烯领域，其公开了一种石墨烯的制备方法，包括步骤：将氧化石墨加入到溶剂中，超声处理后，配置成浓度为0.25-1mg/ml的氧化石墨烯悬浮液；向所述氧化石墨烯悬浮液中加入碱溶液调节PH值到10-11，随后加入还原试剂，再次进行超声处理，得到前驱体溶液；将前驱体溶液置于反应器中密封后，先在60-100℃条件下进行预热处理，随后在240℃-400℃和5-25MPa压力下进行热处理10-60min，随后去除压力，得到石墨烯。本发明提供的石墨烯的制备方法，其通过临界流体瞬间释放的压力，破坏石墨烯层与层之间的范德华力，使得石墨烯还原之后不容易团聚，还原后仍旧可以在多种溶剂中分散。
【专利说明】—种石墨烯的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石墨烯领域,尤其涉及一种石墨烯的制备方法。
【背景技术】
[0002]自从英国曼彻斯特大学的安德烈.K.海姆(Andre K.Geim)等在2004年制备出石墨烯材料，由于其独特的结构和光电性质受到了人们广泛的重视。单层石墨由于其大的比表面积，优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数而被认为是理想的材料。如:①高强度，杨氏摩尔量，(1，1OOGPa)，断裂强度:(125GPa);②高热导率，(5, 000ff/mK);③高导电性、载流子传输率，(200，OOOcmVV.s);④高的比表面积，(理论计算值:2，630m2/g)。尤其是其高导电性质，大的比表面性质和其单分子层二维的纳米尺度的结构性质，可在超级电容器和锂离子电池中用作电极材料。到目前为止，制备石墨烯的方法有许多种，其中氧化-还原法是一种能够大量制备石墨烯且产率较高的一种方法，整个过程涉及到将石墨氧化成氧化石墨，氧化石墨剥落产生的氧化石墨烯，再通过化学或热还原为石墨烯。
[0003]化学还原是一种较为简单的还原石墨烯的方法，有利于石墨烯与其他物质的复合，但是还原之后的石墨烯很容易团聚，且很难重新分散在有机溶剂中。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的问题在于提供一种石墨烯分散均匀的制备方法。
[0005]本发提供的一种石墨烯的制备方法，其还原之后不容易团聚，其比较松散，还原后仍旧可以在多种溶剂中分散。将氧化石墨，加入到溶剂中，超声分散，然后加入适量的还原试剂，超声分散一段时间，然后将此混合物放入高温高压反应釜中，加热加压到溶剂的临界温度，反应一定时间后，卸掉压力，得到石墨烯粗产品，然后通过乙醇反复冲洗，过滤，干燥得到石墨稀。
[0006]具体技术方案如下:
[0007]一种石墨烯的制备方法，包括如下步骤:
[0008]将氧化石墨加入到溶剂中，超声处理后，配置成浓度为0.25-lmg/ml的氧化石墨烯悬浮液；
[0009]向所述氧化石墨烯悬浮液中加入碱溶液调节PH值到10-11，随后加入还原试剂，再次进行超声处理，得到前驱体溶液；
[0010]将前驱体溶液置于反应器中密封后，先在60-100°C条件下进行预热处理，随后在2400C -400°C和5-25MPa压力下进行热处理10_60min，随后去除压力，得到石墨烯。
[0011]所述石墨烯的制备方法，优选，所述溶剂为水、异丙醇、甲醇或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)0
[0012]所述石墨烯的制备方法，优选，所述碱溶液为NaOH溶液、KOH溶液或氨水溶液，所述碱溶液的浓度为1mol/L。
[0013]所述石墨烯的制备方法，优选，所述还原剂为水合肼或乙二胺；所述还原剂与氧化石墨烯(GO)的质量比为1:10-7:10。
[0014]所述石墨烯的制备方法，优选，所述反应器为高温高压反应釜。
[0015]所述石墨烯的制备方法，优选，所述热处理后，还对制得的石墨烯进行纯化干燥处理:将热处理后得到的产物用乙醇反复冲洗、过滤，随后于60°C下真空干燥，得到纯化的石墨稀。
[0016]所述石墨烯的制备方法，优选，所述氧化石墨烯悬浮液制备过程中，超声处理时间为 30min_lh。
[0017]所述石墨烯的制备方法，优选，所述氧化石墨烯悬浮液中加入还原剂后，超声处理时间为5-30min。
[0018]本发明提供的石墨烯的制备方法，具有优点:通过临界流体瞬间释放的压力，破坏石墨烯层与层之间的范德华力，使得石墨烯还原之后不容易团聚，还原后仍旧可以在多种溶剂中分散；所合成的石墨烯，缺陷少，电导率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为实施例1制得的石墨烯的SEM图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
[0021]实施例1
[0022]本发明一种石墨烯制备方法如下:
[0023](I)氧化石墨烯悬浮液:将氧化石墨加入到水中，配置成浓度为lmg/ml的氧化石墨溶液超声Ih,得到均匀分散的氧化石墨烯悬浮液。向氧化石墨烯悬浮液中，加入Imol/L的NaOH溶液调节PH值到10，加入水合肼试剂(其中质量比RN2H4/G0=7:10)，超声分散30mino
[0024](2)石墨烯:将所得到的悬浮液放入高温高压反应釜中，将其密封好，然后加热到IOO0C，反应30min，然后将其加热到400°C，压力在25MPa下，保持60min，卸掉反应釜内的压力，得到石墨烯初产品，将此用乙醇反复冲洗，过滤，60°C真空干燥，得到石墨烯。
[0025]图1为实施例1制得的石墨烯的SEM图；由图1可知，石墨烯有一定的褶皱，并无出现团聚。
[0026]实施例2
[0027]本发明一种石墨烯制备方法如下:
[0028](I)氧化石墨烯悬浮液:将氧化石墨加入到异丙醇中，配置成浓度为0.75mg/ml的氧化石墨溶液超声0.7h，得到均匀分散的氧化石墨烯悬浮液。向氧化石墨烯悬浮液中，加入lmol/L的KOH调节PH值到11，加入乙二胺(其中质量比乙二胺/G0=7:10)，超声分散30min。
[0029](2)石墨烯:将所得到的悬浮液放入高温高压反应釜中，将其密封好，然后加热到600C，反应30min，然后将其加热到240°C，压力在5MPa下，保持lOmin，卸掉反应釜内的压力，得到石墨烯初产品，将此用乙醇反复冲洗，过滤，60°C真空干燥，得到石墨烯。
[0030]实施例3
[0031]本发明一种石墨烯制备方法如下:[0032](I)氧化石墨烯悬浮液:将氧化石墨加入到甲醇中，配置成浓度为0.5mg/ml的氧化石墨溶液超声0.6h，得到均匀分散的氧化石墨烯悬浮液。向氧化石墨烯悬浮液中，加入lmol/L的氨水调节PH值到10，加入水合肼(85%)(其中质量比RN2H4/G0=1:10)溶液，超声分散5min。
[0033](2)石墨烯:将所得到的悬浮液放入高温高压反应釜中，将其密封好，然后加热到80°C，反应lOmin，然后将其加热到240°C，压力在8MPa下，保持lOmin，卸掉反应釜内的压力，得到石墨烯初产品，将此用乙醇反复冲洗，过滤，60°C真空干燥，得到石墨烯。
[0034]实施例4
[0035]本发明一种石墨烯制备方法如下:
[0036](I)氧化石墨烯悬浮液:将氧化石墨加入到DMF中，配置成浓度为0.25mg/ml的氧化石墨溶液超声0.5h，得到均匀分散的氧化石墨烯悬浮液。向氧化石墨烯悬浮液中，加入lmol/L的NaOH溶液调节PH值到11，加入乙二胺(其中质量比乙二胺/GO=1:10)，超声分散5min。
[0037](2)石墨烯:将所得到的悬浮液放入高温高压反应釜中，将其密封好，然后加热到800C，反应lOmin，然后将其加热到400°C，压力在5MPa下，保持30min，卸掉反应釜内的压力，得到石墨烯初产品，将此用乙醇反复冲洗，过滤，60°C真空干燥，得到石墨烯。
[0038]石墨烯的电导率和比表面积测试
[0039]通过四探针法测定石墨烯的电导率，通过BET测定石墨烯的比表面积，测试结果如表1所示；从电导率和比表面积的测试数据来说，所制备的石墨烯的电导率和比表面积均较高。
[0040]表1
[0041]
【权利要求】
1.一种石墨烯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 将氧化石墨加入到溶剂中，超声处理后，配置成浓度为0.25-lmg/ml的氧化石墨烯悬浮液； 向所述氧化石墨烯悬浮液中加入碱溶液调节PH值到10-11，随后加入还原试剂，再次进行超声处理，得到前驱体溶液； 将前驱体溶液置于反应器中密封后，先在60-100°C条件下进行预热处理，随后在2400C -400°C和5-25MPa压力下进行热处理10_60min，随后去除压力，得到石墨烯。
2.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水、异丙醇、甲醇或N，N-二甲基甲酰胺。
3.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为NaOH溶液、KOH溶液或氨水溶液，所述碱溶液的浓度为lmol/L。
4.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述还原剂为水合肼或乙二胺；所述还原剂与氧化石墨烯的质量比为1:10-7:10。
5.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述反应器为高温高压反应釜。
6.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述热处理后，还对制得的石墨烯进行纯化干燥处理:将热处理后得到的产物用乙醇反复冲洗、过滤，随后于60°C下真空干燥，得到纯化的石墨烯。
7.根据权利要求1至6任一所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯悬浮液制备过程中，超声处理时间为30min-lh。
8.根据权利要求7所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯悬浮液中加入还原剂后，超声处理时间为5-30min。
【文档编号】C01B31/04GK103896257SQ201210574036
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月26日 优先权日:2012年12月26日
【发明者】周明杰, 吴凤, 王要兵 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司