.5-10g/L的水分散体后再过滤通过200-300目的细筛，其中粗筛的网孔大于细筛的网孔，之后任选地将该分级过滤依先过粗筛后过细筛重复1-3次；
[0049]f)将步骤e)得到的细筛筛上物干燥和粉碎，得到粉碎物；
[0050]g)将步骤f)得到的粉碎物在惰性气氛中于300-400°C的温度下保持30-120分钟，以进行热膨胀；
[0051 ] h)将步骤g)得到的热膨胀产物进行水洗和干燥，得到干燥产物；
[0052]i)将步骤h)的干燥产物分散在水中形成水分散体，将所得水分散体进行超声、微波和/或高剪切作用，得到石墨烯氧化物溶胶；以及
[0053]j)将步骤i)所得石墨稀氧化物溶胶干燥，即得到石墨稀氧化物。
[0054]通过将石墨的氧化反应产物先进行静置分离和分级过滤，后进行石墨氧化物的剥离和清洗过滤，如此操作可大大缩短石墨烯氧化物的制备时间，并且如此制备的石墨烯氧化物具有高纯度，通常可达到99%，优选至少为99.5%的纯度。
[0055]步骤a)
[0056]本发明方法的步骤a)是为了使石墨氧化以获得石墨的氧化物。通常而言，石墨的氧化物通过将石墨在浓酸和强氧化剂存在下进行氧化反应，从而得到包含石墨氧化物的反应混合物。对此，石墨通常采用可膨胀石墨。对于将石墨氧化使用的浓酸，通常没有特别的限制，一般可采用浓硫酸或浓盐酸。对于将石墨氧化使用的强氧化剂，通常没有特别的限制，一般可采用高锰酸钾和硝酸盐如硝酸钠，或者采用高氯酸钾或高氯酸钠。根据本发明有利的是，当所述浓酸采用浓硫酸时，所述强氧化剂采用高锰酸钾和硝酸盐如硝酸钠；当所述浓酸采用浓盐酸时，所述强氧化剂采用高氯酸钾或高氯酸钠。
[0057]步骤a)的氧化反应是常规的，只要能获得石墨氧化物而又不会对石墨的片层造成显著破坏即可。
[0058]作为石墨氧化过程的典型操作，可以按如下实施:
[0059]将2L烧杯置于18-25°C的恒温水浴锅中，加入可膨胀石墨20g、硝酸钠10g以及浓硫酸500ml ±5ml，使用电动搅拌器以120rpm的速率搅拌10_15min，使溶液混合均匀。使用冰浴，保证恒温水浴锅温度保持在0-4°C，在l_2h内向烧杯中分15-30次缓慢加入ΚΜη04共60g。全部添加后保持冰水浴，以100-150rpm的速率搅拌反应1_1.5h。除去冰浴，将水浴锅升温至35±0.5°C，使用500ml分液漏斗分两次向烧杯中滴加水600_1150ml，优选800-900ml，优选普通自来水。滴加完成需时l_3h，优选2_2.5h。之后使溶液在35°C下继续反应1-1.5h，优选lh。室温下(20-25°C )静置2h-24h，优选12h，然后将恒温水浴锅升温至92-98°C，优选98°C，继续搅拌反应l_5h，优选1-1.5h，即得到包含石墨氧化物的反应混合物。
[0060]步骤b)和步骤c)
[0061]在本发明方法中，步骤a)之后需要对步骤a)获得的包含石墨氧化物的反应混合物进行静置分离，以分离除去未反应的酸如硫酸、未反应的氧化剂和其它水溶性物质，和减少过滤总量。为此，在步骤b)中，利用水将步骤a)得到的反应混合物稀释成水分散体，优选稀释成按不溶性固体物质计为0.l-15g/L的水分散体，优选l-10g/L的水分散体，更优选l_3g/L的水分散体。在步骤c)中，将所得水分散体任选在搅拌之后，优选在搅拌之后，进行静置分离，除去上层清液。作为此处的搅拌方式，没有特别的限制，只要能实现搅动水分散体的目的即可。作为实例，可提及机械搅拌、磁力搅拌、空气搅拌等。水分散体的静置时间没有特别的限制，通常而言，静置2-24h，优选12-14h。静置之后，分离除去上层清液，得到包含石墨氧化物的分散体。作为除去上层清液的方式，没有特别的限制，可以采用直接倾倒、滗析、渗析、吸管吸取上层清液等方式。
[0062]在本发明中，若无特别说明，“不溶性固体物质”均指的是水分散体中存在的不溶于水的固体物质。在步骤b)和c)中，“不溶性固体物质”主要包括石墨氧化物和氧化剂的还原产物比如二氧化锰等。
[0063]步骤d)
[0064]在步骤d)中，任选地将步骤b)和c)重复1-3次，优选重复一次。重复步骤b)和
c)的目的是为了进一步分离除去未反应的酸如硫酸、未反应的氧化剂和其它水溶性物质，和减少过滤总量。上文对于步骤b)和c)述及的内容均适于步骤d)。
[0065]步骤e)
[0066]在最后一次步骤c)之后一在不重复步骤b)和c)的情形下指的是步骤c)之后，而在重复步骤b)和C)的情形下指的是最后一次步骤C)之后，将除去上层清液之后得到的残留物用水稀释成水分散体，优选稀释成按不溶性固体物质计为0.l_15g/L、优选l-10g/L、更优选l_3g/L的水分散体，将所得水分散体进行分级过滤。为此，先将所得水分散体过滤通过30-200目、优选80-120目或80-200目的粗筛，然后将粗筛的筛上物在水的冲洗作用下或者将粗筛的筛上物用水稀释形成水分散体后，优选稀释成按不溶性固体物质计为0.l_15g/L、优选0.5-10g/L、更优选l_3g/L的水分散体后再过滤通过200-300目、优选200-250目或250-300目的细筛，其中粗筛的网孔大于细筛的网孔。本发明粗筛和细筛的网目选择使得分级过滤快速进行，通常一次过滤不到2分钟即可进行完毕。步骤e)中的分级过滤可依先过粗筛后过细筛重复一次或多次，优选重复三次。
[0067]对本发明而言，在进行石墨氧化物的剥离和过滤之前先进行分级过滤非常重要。此时实施的分级过滤一方面可以除去氧化反应产物混合物中的绝大部分如下物质:酸(如硫酸)、氧化剂(如高锰酸钾)、氧化剂的还原产物(如二氧化锰)及盐，另一方面还有利于后续处理过程中去除酸(如硫酸)、氧化剂(如高锰酸钾)和氧化剂的还原产物(如二氧化锰)，再一方面还可以减少石墨烯氧化物在还原为石墨烯时的还原剂用量。此外，分级过滤可快速进行，因而可缩短制备石墨烯氧化物的时间。
[0068]步骤f)
[0069]在分级过滤之后，通常需要将步骤e)—一在不重复过筛的情形下指的是步骤e)，而在重复过筛的情形下指的是最后一次步骤e) 得到的细筛筛上物干燥和粉碎，得到粉碎物，即进行步骤f)。此处的干燥没有特别的限制，只要能将步骤e)得到的细筛筛上物干燥即可。通常而言，将细筛筛上物在60-85°C、优选75-85°C的温度下干燥。干燥时间通常为12-24小时，优选12-14小时。干燥可采用普通烘箱或者红外辐射干燥进行。干燥也可不抽真空或者抽真空进行。干燥之后，得到的干燥物固结成块或成饼。然后，将干燥得到的干燥物进行粉碎，得到粉体。通常而言，粉碎的方式没有特别的限制，例如可采用研磨进行。通过粉碎，将干燥得到的干燥物破碎为20-200目的粉碎物，优选20-60目的粉碎物。
[0070]步骤g)
[0071]在经步骤f)得到粉碎物之后，接下来将所得粉碎物进行热膨胀，以加大石墨氧化物层间距，从而有利于提高最终获得的石墨烯的单片层率，同时也有利于后续步骤中进一步除去氧化反应产生的不需要的杂质。为此，通常将步骤f)得到的粉碎物在惰性气氛中于300-400 °C下保持30-120分钟，优选于300-350 °C的温度下保持30-45分钟，以进行热膨胀。所述惰性气氛作为保护气氛，优选队或Ar/Njg合气。有利的是，热膨胀通常在流动的惰性气氛中进行。惰性气氛的气流量通常控制在30-60sCCm的范围。为了进行热膨胀，既可以将步骤f)得到的粉碎物直接置于已经升至目标温度的惰性气氛中，也可将步骤f)得到的粉体置于惰性气氛中以10-15°C /min的速率升温，升至目标温度后保持所需时间。作为热膨胀使用的设备，没有特别的限制。作为实例，可以提及管式炉，例如合肥科晶0TF-1200X管式炉。
[0072]步骤h)
[0073]经步骤g)的热膨胀，石墨氧化物层间距加大，原先夹带或藏匿于石墨氧化物层间的杂质可更便利地除去，而且至少部分剥离形成石墨烯氧化物。因此，将步骤g)得到的热膨胀产物进行水洗，以除去杂质，尤其是水溶性杂质。对此，通常将所得热膨胀产物用水清洗。例如将水加入热膨胀产物中，搅拌形成水分散体，然后滤出水，例如抽滤除去水。水的用量没有特别的限制，通常水的用量应使得所形成水分散体中不溶性固体物质量为0.l-15g/L，优选为l-10g/L，更优选为l-3g/L。该清洗可重复一次或多次，例如重复1-3次。优选地，步骤h)中的用水清洗只进行一次。然后，将滤出水后得到的滤饼干燥。该干燥是常规的，只要能将所得滤饼干燥即可。通常而言，将所得滤饼在60-85°C、优选75-85°C的温度下干燥。干燥时间通常为12-24小时，优选12-14小时。干燥可采用普通烘箱或者红外辐射干燥进行。干燥也可不抽真空或者抽真空进行。
[0074]在本发明方法中，由于在获得石墨的氧化物产物混合物之后进行了静置分离和分级过滤，使得步骤h)中的过滤较快地进行。通常，该过滤一次仅需要l_60min。
[0075]步骤i)
[0076]在步骤h)之后，将步骤h)得到的干燥产物分散在水中形成水分散体，将所得水分散体进行超声、微波和/或高剪切作用，得到石墨烯氧化物溶胶。此处，水分散体的浓度没有特别的限制，只要随后能通过超声、微波和/或高剪切作用将石墨氧化物剥离成石墨烯氧化物即可。通常而言，以水分散体中的不溶性固体物质计，水分散体的浓度为0.0175-6.75wt%，优选为0.l_3wt%。作为将石墨氧化物剥离成石墨烯氧化物的手段，优选采用超声处理。超声时间通常为30-60分钟。超声设备可采用300-800W的昆山超声波清洗器KQ-800GKDV。经过步骤i)的处理，石墨氧化物剥离成了石墨稀氧化物，得到石墨稀氧化物溶胶。
[0077]步骤j)
[0078]为了获得石墨烯氧化物产物，将步骤i)所得石墨烯氧化物溶胶干燥，即得到石墨烯氧化物，其纯度可达到99%，优选可至少为99.5%。该干燥后的石墨烯氧化物通常呈粉末形式。该干燥是常规的，只要能将所得石墨烯氧化物溶胶干燥得到石墨烯氧化物即可。通常而言，将所得溶胶在60-85°C、优选75-85°C的温度下干燥。干燥时间通常为12-24小时，优选12-14小时。干燥可采用普通烘箱或者红外辐射干燥进行。干燥也可不抽真空或者抽真空进行。
[0079]在经步骤1)的预处理之后，向经步骤1)预处理的石墨烯氧化物的水溶液中加入pH调节剂，将其pH调节为6-12，即进