時，潷析除去上層清液。
[0137]d)將步驟b)和c)重復(fù)1次。
[0138]e)將步驟d)中除去上層清液之后得到的殘留物用水稀釋成按不溶性固體物質(zhì)計為lg/L的水分散體，將所得水分散體進行分級過濾:先將所得水分散體過濾通過120目的粗篩，然后將粗篩的篩上物用水稀釋形成0.5g/L的水分散體后過濾通過200目的細篩，其中過一次粗篩和過一次細篩各自在2分鐘的時間內(nèi)完成；然后依先過粗篩后過細篩重復(fù)前述分級過濾3次。
[0139]f)將步驟e)中過最后一次細篩得到的細篩篩上物置于烘箱中在85°C下干燥12小時，然后使用瑪瑙研缽對所得干燥物進行研磨，過篩，取通過30目篩子的粉體。
[0140]g)將步驟f)得到的粉體放入外徑10cm、厚度2mm的石英半圓盤中，將該半圓盤置于合肥科晶0TF-1200X管式爐中，在氮氣氣氛下控制氣流量為30sccm、以15°C /min的升溫速率升至350°C并在此溫度下保溫30min，以進行熱膨脹，得到熱膨脹產(chǎn)物。
[0141]h)將步驟g)得到的熱膨脹產(chǎn)物用自來水一一水的用量應(yīng)使得所形成的水分散體中不溶性固體物質(zhì)量為2g/L——清洗1次，抽濾除去液體，該抽濾在2分鐘內(nèi)即可完成。
[0142]i)將步驟h)的干燥產(chǎn)物分散在水中形成lwt%的水分散體，將所得水分散體用800W昆山超聲波清洗器KQ-800GKDV超聲處理30分鐘，得到石墨烯氧化物溶膠。
[0143]j)將步驟i)所得石墨烯氧化物溶膠在烘箱中于85°C下干燥24h干燥，即得到石墨烯氧化物粉末，該粉末的純度為99.5%。
[0144]k)將步驟i)得到的全部石墨烯氧化物溶膠用自來水稀釋成lg/L的水溶液，取2L該稀釋的水溶液使用氨水調(diào)節(jié)至pH值為10，然后加入0.5ml水合肼，升溫至100°C并保持15分鐘，冷卻，過濾，放入烘箱中于85°C下干燥24h，得到石墨烯，共2g，純度為99.5%。
[0145]該實施例步驟e)至步驟j)總計耗時不超過39小時。
[0146]對比例1
[0147]b)將參考實施例中制備的包含石墨氧化物的反應(yīng)混合物1500mL用自來水稀釋成按不溶性固體物質(zhì)計為2g/L的水分散體。
[0148]c)將步驟b)所得水分散體用攪拌棒攪拌均勻后靜置12小時，潷析除去上層清液。
[0149]d)將步驟b)和c)重復(fù)1次。
[0150]e)將步驟d)中除去上層清液之后得到的殘留物分散在水中形成^^%的水分散體，將所得水分散體用800W昆山超聲波清洗器KQ-800GKDV超聲處理30分鐘，得到石墨烯氧化物溶膠。
[0151]f)將步驟e)得到的石墨烯氧化物溶膠用水稀釋成按不溶性固體物質(zhì)計為lg/L的水分散體，將所得水分散體用深圳市賽亞泰科儀器設(shè)備有限公司的Eppendorf 5430/5430R小型高速離心機(容量為6x50ml)以17，500rpm的轉(zhuǎn)速分成45ml*6容量離心15分鐘。離心后，倒掉上層清液，得到石墨烯氧化物含水濃縮物。所有待離心的水分散體離心完畢，總共需要耗時約144h。
[0152]g)將步驟f)得到的所有石墨烯氧化物含水濃縮物置于烘箱中在85°C下干燥12小時，然后使用瑪瑙研缽對所得干燥物進行研磨，過篩，取通過30目篩子的粉體。
[0153]h)將步驟g)得到的粉體放入外徑10cm、厚度2mm的石英半圓盤中，將該半圓盤置于合肥科晶0TF-1200X管式爐中，在氮氣氣氛下控制氣流量為30sccm、以15°C /min的升溫速率升至350°C并在此溫度下保溫30min，以進行熱膨脹，得到熱膨脹產(chǎn)物，為石墨烯氧化物，純度為99%。
[0154]i)將步驟h)得到的全部石墨烯氧化物用自來水配制成lg/L的水溶液，取2L該稀釋的水溶液使用氨水調(diào)節(jié)至pH值為10，然后加入0.5ml水合肼，升溫至100°C并保持15分鐘，冷卻，過濾，放入烘箱中于85°C下干燥24h，得到石墨烯，共1.9g，純度為99.5%。
[0155]該對比例的步驟e)至步驟h)總計耗時至少157小時。
[0156]對比例2
[0157]b)將參考實施例中制備的包含石墨氧化物的反應(yīng)混合物1500mL用自來水稀釋成按不溶性固體物質(zhì)計為2g/L的水分散體。
[0158]c)將步驟b)所得水分散體用攪拌棒攪拌均勻后靜置12小時，潷析除去上層清液。
[0159]d)將步驟b)和c)重復(fù)1次。
[0160]e)將步驟d)中除去上層清液之后得到的殘留物分散在水中形成^^%的水分散體，將所得水分散體用800W昆山超聲波清洗器KQ-800GKDV超聲處理30分鐘，得到石墨烯氧化物溶膠。
[0161]f)將步驟e)得到的石墨烯氧化物溶膠用水稀釋成按不溶性固體物質(zhì)計為lg/L的水分散體，將所得水分散體使用一套2L的抽濾瓶、15cm布氏漏斗和雙層普通定性濾紙進行減壓抽濾，抽濾重復(fù)2次，每次重復(fù)均將濾餅用水稀釋成lg/L的水分散體。抽濾后，得到濾餅。所有待過濾的水分散體抽濾完畢，總共需要耗時約144h。
[0162]g)將步驟f)得到的所有濾餅置于烘箱中在85°C下干燥12小時，然后使用瑪瑙研缽對所得干燥物進行研磨，過篩，取通過30目篩子的粉體。
[0163]h)將步驟g)得到的粉體放入外徑10cm、厚度2mm的石英半圓盤中，將該半圓盤置于合肥科晶0TF-1200X管式爐中，在氮氣氣氛下控制氣流量為30sccm、以15°C /min的升溫速率升至350°C并在此溫度下保溫30min，以進行熱膨脹，得到熱膨脹產(chǎn)物，為石墨烯氧化物，純度為99%。
[0164]i)將步驟h)得到的全部石墨烯氧化物用自來水配制成lg/L的水溶液，取2L該稀釋的水溶液使用氨水調(diào)節(jié)至pH值為10，然后加入0.5ml水合肼，升溫至100°C并保持15分鐘，冷卻，過濾，放入烘箱中于85°C下干燥24h，得到石墨烯，共1.9g，純度為99.5%。
[0165]該對比例的步驟e)至步驟h)總計耗時至少157小時。
【主權(quán)項】
1.一種制備石墨烯氧化物的方法，包括如下步驟: a)將石墨在濃酸和強氧化劑作用下進行氧化反應(yīng)，得到包含石墨氧化物的反應(yīng)混合物； b)利用水將步驟a)得到的反應(yīng)混合物稀釋成水分散體，優(yōu)選稀釋成按不溶性固體物質(zhì)計為0.l-15g/L的水分散體， c)將步驟b)所得水分散體任選在攪拌之后，進行靜置分離，除去上層清液； d)任選地，將步驟b)和c)重復(fù)1-3次； e)將最后一次步驟c)中除去上層清液之后得到的殘留物用水稀釋成水分散體，優(yōu)選稀釋成按不溶性固體物質(zhì)計為0.l-15g/L的水分散體，將所得水分散體進行分級過濾:先將所得水分散體過濾通過30-200目的粗篩，然后將粗篩的篩上物在水的沖洗作用下或者將粗篩的篩上物用水稀釋形成水分散體后，優(yōu)選稀釋成按不溶性固體物質(zhì)計為0.l-15g/L、優(yōu)選0.5-10g/L的水分散體后再過濾通過200-300目的細篩，其中粗篩的網(wǎng)孔大于細篩的網(wǎng)孔，之后任選地將該分級過濾依先過粗篩后過細篩重復(fù)1-3次； f)將步驟e)得到的細篩篩上物干燥和粉碎，得到粉碎物； g)將步驟f)得到的粉碎物在惰性氣氛中于300-400°C的溫度下保持30-120分鐘，以進行熱膨脹； h)將步驟g)得到的熱膨脹產(chǎn)物進行水洗和干燥，得到干燥產(chǎn)物； i)將步驟h)的干燥產(chǎn)物分散在水中形成水分散體，將所得水分散體進行超聲、微波和/或高剪切作用，得到石墨烯氧化物溶膠；以及 j)將步驟i)所得石墨烯氧化物溶膠干燥，即得到石墨烯氧化物。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述濃酸為濃硫酸，和所述強氧化劑為高錳酸鉀和硝酸鹽如硝酸鈉；或者所述濃酸為濃鹽酸，所述強氧化劑為高氯酸鉀或高氯酸鈉。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中粗篩的網(wǎng)目為80-120目，細篩的網(wǎng)目為200-250目；或者粗篩的網(wǎng)目為80-200目，細篩的網(wǎng)目為250-300目。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其中步驟f)得到的粉碎物的細度為20-200目，優(yōu)選20-60目。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的方法，其中步驟g)中的熱膨脹于300-350°C的溫度下保持30-45分鐘而進行。6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中步驟g)中的熱膨脹在惰性氣氛下進行，優(yōu)選在1或Ar/N2混合氣氣氛下進行。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項的方法，其中步驟b)和步驟e)中的水分散體按不溶性固體物質(zhì)的濃度各自獨立地為l-10g/L，優(yōu)選為l-3g/L。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項的方法，其中步驟h)中水洗的水添加量應(yīng)使得所形成水分散體中不溶性固體物質(zhì)量為0.l_15g/L，優(yōu)選為l-10g/L，更優(yōu)選為l-3g/L。9.一種制備石墨烯的方法，包括如下步驟: 1)根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項的方法制備石墨烯氧化物；和 2)將步驟1)得到的石墨烯氧化物還原，得到石墨烯。10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中步驟2)的還原向石墨烯氧化物的水溶液或者水分散液中引入還原劑在60-100°C下保持30-300分鐘的時間而進行，優(yōu)選所述還原劑選自水合肼、抗壞血酸、硼氫化鈉和氫氣。
【專利摘要】本發(fā)明涉及石墨烯氧化物的制備，包括：a)石墨氧化得到包含石墨氧化物的混合物；b)將所得混合物稀釋成分散體，c)將所得水分散體靜置以除上層清液；d)任選重復(fù)步驟b)和c)；e)將除上層清液后所得殘留物稀釋成水分散體，然后分級過濾；f)將細篩篩上物干燥和粉碎；g)將粉碎物在惰性氣氛中熱膨脹；h)將熱膨脹產(chǎn)物水洗和干燥；i)將干燥產(chǎn)物分散形成水分散體，然后超聲、微波和/或高剪切作用，得石墨烯氧化物溶膠；和j)將石墨烯氧化物溶膠干燥，得石墨烯氧化物。該方法大大縮短石墨烯氧化物的制備，且石墨烯氧化物純度高。本發(fā)明還涉及石墨烯的制備，該制備因石墨烯氧化物制備縮短而縮短，并且所制備石墨烯具有高純度。
【IPC分類】C01B31/04
【公開號】CN105271198
【申請?zhí)枴緾N201510742671
【發(fā)明人】宋明智, 安軍偉
【申請人】宋明智, 安軍偉
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月4日