CN102153075B - 超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯的方法 - Google Patents
超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102153075B CN102153075B CN 201110071442 CN201110071442A CN102153075B CN 102153075 B CN102153075 B CN 102153075B CN 201110071442 CN201110071442 CN 201110071442 CN 201110071442 A CN201110071442 A CN 201110071442A CN 102153075 B CN102153075 B CN 102153075B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ultrasonic
- reaction
- beaker
- low
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 119
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 title claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 60
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 57
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 57
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 18
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 15
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 12
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 10
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 9
- 229940001516 sodium nitrate Drugs 0.000 claims description 9
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 8
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 8
- 230000009514 concussion Effects 0.000 claims description 8
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 13
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 abstract description 7
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 abstract description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011232 storage material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 abstract 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 abstract 1
- 238000000464 low-speed centrifugation Methods 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 1
- 239000004159 Potassium persulphate Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005685 electric field effect Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 238000000707 layer-by-layer assembly Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019394 potassium persulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯的方法。首先在Hummers法的低温、中温反应阶段添加超声振荡，以此来提高氧化石墨的插层效率和氧化程度，然后在高温反应开始时，把含有浓硫酸的混合液缓慢滴入低温去离子水中再升温，从而有限避免硫酸分子等插入物因为局部温度过高从石墨层间迅速脱出，最后通过低速离心得到氧化石墨。本发明使用超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯既方便快捷，节省资源，又能更有效地提高氧化石墨层间距。所制备的氧化石墨烯，可作为复合材料的增强相，可制备高强度力学性能纸状片层等氧化石墨基复合材料。其还原产物石墨烯，可用以制备透明电极、超级电容、储氢材料、化学/生物传感器、薄膜晶体管等石墨烯基复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及超声辅助Hummers法制备层间距较大氧化石墨烯的方法。
背景技术
2004年由英国曼彻斯特大学的Novoslov等[1]([1]K.-S.Novoselov，A.-K.Geim，etal.Electric field effect in atomically thin carbon films[J].Science，2004(306)：666-669.)利用胶带剥离高定向石墨的方法获得石墨烯(石墨烯是指层数在十层以下的石墨)，由于石墨烯(尤其是单层和双层的石墨烯)具有非凡的物理及化学性质[2-3]([2]M.-I.Katsnelson，K.-S.Novoselov，A.-K.Geim.Chiral tunnelling and the Klein paradox in graphene[J].Nature Phys，2006(2)：620-625.[3]A.-K.Geim，K.-S.Novoselov.Therise of graphene[J].Nature Materials，2007(6)：183-191.)从而引发石墨烯以及石墨烯复合材料的研究热。现有的制备石墨烯的方法有：微机械剥离法、、取向附生法、加热SiC法、插层法、氧化-还原法，化学气相沉积法等[4-5]([4]马圣乾，裴立振，康英杰.石墨烯研究进展[J].现代物理知识，2009(21)：44-46.[5]徐秀娟，秦金贵，李振.石墨烯研究进展[J].化学进展，2009(21)：2559-2567.)，其中氧化-还原法通过设想先把石墨氧化成氧化石墨，扩大层间距，把氧化石墨剥离成单层氧化石墨，最后把单层氧化石墨还原成单层石墨烯，而制备出层间距较大的氧化石墨是获得单层石墨烯的重要保障。由于工艺成本低、适宜大规模生产以及能很好与其他材料进行复合等优点，氧化-还原法成为制备石墨烯最有吸引力的途径之一[6]([6]D.Li，M.-B.Müller，etal.Processable aqueous dispersions of graphene nanosheets[J].naturenanotechnology，2008(3)：101-105.)。Hummers法[7]([7]W.-S.Hummers，R.-E.Offeman.Preparation of Graphitic Oxide[J].J.Am.Chem.Soc，1958(80)：1339.)凭借其氧化时间短，氧化程度较高，产物的结构较规整，安全系数较高等优点，成为了制备氧化石墨最常用的方法，该方法主要包含了低温、中温、高温三个反应阶段。研究表明[8]：([8]傅玲，刘洪波，邹艳红，李波.Hummers法制备氧化石墨时影响氧化程度的工艺因素研究[J].碳素，2005(4)：10-14)低温反应主要发生硫酸分子在石墨层间插层；中温反应主要发生石墨的深度氧化；高温反应过程则主要发生化合物的水解反应。低温反应插层充分，中温反应深度氧化完全，高温反应水解彻底，将是获得层间距较大氧化石墨的途径之一。Hummers法的高温反应阶段，在温度较高的含有浓硫酸的混合液中加入去离子水，会使混合液产生局部的高温，造成反应温度难以控制，同时混合液的局部温度过高，使得硫酸-石墨层间化合物的受热分解，硫酸等插入物从石墨层间迅速脱出[8]，从而大大影响了氧化石墨的质量。
1999年，Nina I.Kovtyukhova等[9]([9]N.-I.Kovtyukhova，P.-J.Ollivier，etal.Layer-by-Layer Assembly of Ultrathin Composite Filmsfrom Micron-Sized Graphite Oxide Sheets and Polycations[J].Chem.Mater.1999(11)：771-778)在Hummers法进行之前采用了预氧化。利用浓硫酸、过硫酸钾、五氧化二磷和石墨粉在低温条件下搅拌反应6h，接着稀释、过滤、洗涤和干燥，实现对石墨的预氧化。预氧化的目的是提高石墨的氧化程度和层间距，从而有利于氧化石墨顺利剥离成单层氧化石墨。但预氧化的操作过程较为繁琐，且有可能会引入杂质。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，提供一种操作简单、重现性好、资源节省的制备氧化程度高且具有较大层间距的氧化石墨烯的方法。
本发明用下面方式实现：
一、低温超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯：
具体步骤为：
(1)把0.8-1.2g石墨粉，0.3-0.7g硝酸钠加入20-30ml冷却至4℃以下的体积分数98％的硫酸中，开启超声振荡；
(2)0.5-6h后将2-6g高锰酸钾缓慢加入步骤(1)所得混合液中，关闭超声振荡并开始搅拌，之后温度保持在4-15℃，低温反应持续1-12h；把混合液移入30-45℃水浴中，反应时间为0.5-2h，中温反应期间一直机械搅拌；
(3)把步骤(2)所得混合液逐滴加入80-100ml的0-10℃去离子水中，接着把以上混合液置于95℃水浴保温15-60min，期间保持适度机械搅拌；高温反应后加入60-80ml去离子水中止反应，5-25min后加入体积分数为20％的双氧水15ml，用于去除金属氧化物，待反应5-25min后再加入体积分数为10％的盐酸40ml；然后将反应产物经低速离心洗涤，并要求最后一次离心的上层清液PH为7；最后将所得氧化石墨分散于去离子水中超声0.5-2h，进行氧化石墨的剥离，离心后取上层清液即为氧化石墨烯悬浊液。
二、中温超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯：只是在步骤(1)不开超声振荡，低温反应阶段一直搅拌，步骤(2)中温反应期间一直机械搅拌改为中温反应期间一直超声振荡；其他同低温超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯的步骤、工艺条件。
三、中低温超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯：只是步骤(2)中温反应期间一直机械搅拌改为中温反应期间一直超声振荡，其他同低温超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯的步骤、工艺条件。
由以上合成工艺结果发现：第一，在Hummers法的低温加入超声振荡能提高石墨插层效率，并且随着超声功率的提高，所得氧化石墨的层间距呈扩大趋势，如图3。值得一提的是，在低温反应并非整个阶段都用超声振荡，而是在高锰酸钾加入之后停止超声振荡，则更加有助于充分插层，如图2。因为加入高锰酸钾以后，在超声的作用下会促使部分石墨没有插层充分就开始深度氧化。第二，中温反应阶段添加超声振荡能促进石墨的深度氧化，并且随着超声功率的提高，所得氧化石墨的层间距呈扩大趋势，如图4。第三，在高温反应加入超声会造成水解完成的氧化石墨被超声直接剥离而无法实现低速离心分离、洗涤。在高温反应开始时，为避免硫酸分子等插入物因为局部温度过高从石墨层间迅速脱出，因此把含有浓硫酸的混合液缓慢滴入低温去离子水中再升温，如图6。第四，高温反应结束以后反复采用低速离心分离辅以轻微振荡的方法，其中低速离心的转速是逐次加大，能够有效提高分离效率。第五，实验发现，低中温均加超声所得的氧化石墨烯层间距最大，氧化程度最高，如图5。
本发明制备氧化石墨干燥后是深棕色的膜状物，剥离后的氧化石墨烯水溶液是棕黄色分散液。与Nina I.Kovtyukhova等人在Hummers法进行之前采用了预氧化处理相比，使用超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯既方便快捷又能更有效地提高氧化石墨层间插层效率以及氧化程度。本发明制备的氧化石墨，可用于复合材料的增强相，可用于制备高强度力学性能纸状片层等氧化石墨基复合材料；其还原产物石墨烯，可用以制备透明电极、超级电容、储氢材料、化学/生物传感器、薄膜晶体管等石墨烯基复合材料。
附图说明
图1为本发明合成工艺流程图。
图2为Hummers法低温反应的不同阶段加入超声振荡，并与不加超声相比较，低温反应结束后中间产物的XRD图。其中样品G0-73是整个低温过程均有超声振荡；样品G0-126是在高锰酸钾加入之后停止超声振荡，接着搅拌；样品G0-68是整个低温阶段均搅拌。
图3为本发明实施例1低温不同超声功率辅助Hummers法制备氧化石墨的XRD图，并与低温整个反应阶段超声辅助Hummers法以及Hummers法制备的氧化石墨相比较。低温反应，高锰酸钾加入后停止超声，超声功率分别是180W(G0-10)和120W(G0-8)，中温、高温反应时均搅拌；低温整个阶段都加入超声，超声功率180W，中温、高温反应时均搅拌(G0-61)；低温、中温、高温反应时均搅拌(G0-2)。
图4为本发明实施例3中温不同超声功率辅助Hummers法制备氧化石墨的XRD图，并与Hummers法制备氧化石墨相比较。中温超声，超声功率分别是180W(G0-26)和120W(G0-24)，低温、高温反应时均搅拌；低温、中温、高温反应时均搅拌(G0-2)。
图5超声辅助Hummers法，先预氧化再Hummers法与Hummers法制备氧化石墨的XRD图比较。低温反应，高锰酸钾加入后停止超声，中温反应时超声，超声功率均是180W，高温反应时搅拌(G0-71)；低温反应，高锰酸钾加入后停止超声，中温反应时超声，超声功率均是120W，高温反应时搅拌(G0-77)；中温反应时超声，超声功率180W，低温和高温反应时搅拌(G0-26)；低温反应时超声，超声功率180W，中温、高温反应时搅拌(G0-10)；预氧化之后，低温、中温、高温反应时均搅拌(G0-49)，低、中、高温反应时均搅拌(G0-2)。
图6中低温超声辅助Hummers法，高温反应时，水加入含浓硫酸混合液(G0-144)/含浓硫酸混合液加入水中(G0-71)，两者超声功率均为180W，制备的氧化石墨的XRD比较图。
图7氧化石墨还原产物的XRD图。其中G-50，G-39和G-80分别是低中温超声功率均180W辅助Hummers法，先预氧化再用Hummers法和Hummers法制得氧化石墨还原产物的XRD图。
图8为本发明实施例5中低温超声功率均180W辅助Hummers法合成的氧化石墨红外衍射光谱图，图中：
图9为本发明实施例5中低温超声功率均180W辅助Hummers法合成的氧化石墨还原产物的原子力显微镜(AFM)图。
具体实施方式
实施例1：
低温超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯：量取23ml体积分数98％的硫酸倒入烧杯，烧杯放入冰浴中冷却至4℃以下，称取1g石墨粉和0.5g硝酸钠放入该烧杯，开启超声，1h以后缓慢加入3g高锰酸钾，关闭超声并开始搅拌，控制温度不超过10℃，低温反应反应时间2h；把烧杯移至38℃水浴锅，反应0.5h，中温反应期间一直搅拌；把所得混合液缓慢加入100ml的0℃去离子水中，接着将以上混合液置于95℃水浴中保温30min，期间保持适度机械搅拌；高温反应后加入60ml去离子水中止反应，15min后加入体积分数为20％的双氧水15ml，用于去除金属氧化物，待反应15min后再加入体积分数为10％的盐酸40ml。低速离心洗涤去除过量的酸及副产物，将洗涤后呈中性的氧化石墨分散于水中，180W超声震荡40min，超声结束后在2500rpm转速下离心30min，上层液即是氧化石墨烯悬浊液。
实施例2：
低温超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯：量取23ml体积分数98％的浓硫酸倒入烧杯，烧杯放入冰浴中冷却至4℃以下，称取1g石墨粉和0.5g硝酸钠放入该烧杯，开启超声，3h以后缓慢加入3g高锰酸钾，关闭超声并开始搅拌，控制温度不超过10℃，低温反应反应时间6h；把烧杯移至38℃水浴锅，反应时间为2h，中温反应期间一直搅拌；把所得混合液缓慢加入100ml的0℃去离子水中，接着将以上混合液置于95℃水浴中保温1h，期间保持适度机械搅拌；高温反应后加入60ml去离子水中止反应，15min后加入体积分数为20％的双氧水15ml，用于去除金属氧化物，待反应15min后再加入体积分数为10％的盐酸40ml。低速离心洗涤去除过量的酸及副产物，将洗涤后呈中性的氧化石墨分散于水中，180W超声震荡40min，超声结束后在2500rpm转速下离心30min，上层液即是氧化石墨烯悬浊液。
实施例3：
中温超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯：量取23ml体积分数98％的浓硫酸倒入烧杯，烧杯放入冰浴中冷却至4℃以下，称取1g石墨粉和0.5g硝酸钠放入该烧杯，1h以后缓慢加入3g高锰酸钾，控制温度不超过10℃，反应时间2h，低温反应一直保持搅拌；把烧杯移至38℃水浴锅，反应0.5h，中温期间一直超声振荡；把所得混合液缓慢加入100ml的0℃去离子水中，接着将以上混合液置于95℃水浴中保温30min，期间保持适度机械搅拌；高温反应后加入60ml去离子水中止反应，15min后加入体积分数为20％的双氧水15ml，用于去除金属氧化物，待反应15mi n后再加入体积分数为10％的盐酸40ml。低速离心洗涤去除过量的酸及副产物，将洗涤后呈中性的氧化石墨分散于水中，180W超声震荡40min，超声结束后在2500rpm转速下离心30min，上层液即是氧化石墨烯悬浊液。
实施例4：
中温超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯：量取23ml体积分数98％的硫酸倒入烧杯，烧杯放入冰浴中冷却至4℃以下，称取1g石墨粉和0.5g硝酸钠放入该烧杯，2h以后缓慢加入3g高锰酸钾，控制温度不超过10℃，反应时间4h，低温反应一直保持搅拌；把烧杯移至水浴锅，水浴温度控制在38℃反应1h，中温反应期间一直超声；把所得混合液缓慢加入100ml的低温去离子水中，接着将以上混合液置于95℃水浴中保温30min，期间保持适度机械搅拌；高温反应后加入60ml去离子水中止反应，15min后加入体积分数为20％的双氧水15ml，用于去除金属氧化物，待反应15min后再加入体积分数为10％的盐酸40ml。低速离心洗涤去除过量的酸及副产物，将洗涤后呈中性的氧化石墨分散于水中，180W超声震荡40min，超声结束后在2500rpm转速下离心30min，上层液即是氧化石墨烯悬浊液。
实施例5：
中低温均超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯：量取23ml体积分数98％的硫酸倒入烧杯，烧杯放入冰浴中冷却至4℃以下，称取1g石墨粉和0.5g硝酸钠放入该烧杯，开启超声，1h以后缓慢加入3g高锰酸钾，关闭超声并开始搅拌，控制温度不超过10℃，低温反应反应时间2h；把烧杯移至38℃水浴锅，反应0.5h，中温反应期间一直超声振荡；把所得混合液缓慢加入100ml的0℃去离子水中，接着将以上混合液置于95℃水浴中保温30min，期间保持适度机械搅拌；高温反应后加入60ml去离子水中止反应，15min后加入体积分数为20％的双氧水15ml，用于去除金属氧化物，待反应15min后再加入体积分数为10％的盐酸40ml。低速离心洗涤去除过量的酸及副产物，将洗涤后呈中性的氧化石墨分散于水中，180W超声震荡40min，超声结束后在2500rpm转速下离心30min，上层液即是氧化石墨烯悬浊液。
实施例6：
中低温均超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯：量取23ml体积分数98％的硫酸倒入烧杯，烧杯放入冰浴中冷却至4℃以下，称取1g石墨粉和0.5g硝酸钠放入该烧杯，开启超声，2h以后缓慢加入3g高锰酸钾，关闭超声并开始搅拌，控制温度不超过10℃，低温反应反应时间4h；把烧杯移至38℃水浴锅，反应1h，中温反应期间一直超声振荡；把所得混合液缓慢加入100ml的0℃去离子水中，接着将以上混合液置于95℃水浴中保温30min，期间保持适度机械搅拌；高温反应后加入60ml去离子水中止反应，15min后加入体积分数为20％的双氧水15ml，用于去除金属氧化物，待反应15min后再加入体积分数为10％的盐酸40ml。低速离心洗涤去除过量的酸及副产物，将洗涤后呈中性的氧化石墨分散于水中，180W超声震荡40min，超声结束后在2500rpm转速下离心30min，上层液即是氧化石墨烯悬浊液。
Claims (2)
1.一种超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯的方法，其特征在于具体步骤为：量取23ml体积分数98%的硫酸倒入烧杯，烧杯放入冰浴中冷却至4℃以下，称取1g石墨粉和0.5g硝酸钠放入该烧杯，开启180W超声，1h以后缓慢加入3g高锰酸钾，关闭超声并开始搅拌，控制温度不超过10℃，低温反应反应时间2h；把烧杯移至38℃水浴锅，反应0.5h，中温反应期间一直搅拌；把所得混合液缓慢加入100ml的0℃去离子水中，接着将以上混合液置于95℃水浴中保温30min，期间保持适度机械搅拌；高温反应后加入60ml去离子水中止反应，15min后加入体积分数为20%的双氧水15ml，用于去除金属氧化物，待反应15min后再加入体积分数为10%的盐酸40ml；低速离心洗涤去除过量的酸及副产物，将洗涤后呈中性的氧化石墨分散于水中，180W超声震荡40min，超声结束后在2500rpm转速下离心30min，上层液即是氧化石墨烯悬浊液。
2.一种超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯的方法，其特征在于具体步骤为：量取23ml体积分数98%的浓硫酸倒入烧杯，烧杯放入冰浴中冷却至4℃以下，称取1g石墨粉和0.5g硝酸钠放入该烧杯， 1h以后缓慢加入3g高锰酸钾，控制温度不超过10℃，反应时间2h，低温反应一直保持搅拌；把烧杯移至38℃水浴锅，反应0.5h，中温期间一直180W超声振荡；把所得混合液缓慢加入100ml的0℃去离子水中，接着将以上混合液置于95℃水浴中保温30min，期间保持适度机械搅拌；高温反应后加入60ml去离子水中止反应，15min后加入体积分数为20%的双氧水15ml，用于去除金属氧化物，待反应15min后再加入体积分数为10%的盐酸40ml；低速离心洗涤去除过量的酸及副产物，将洗涤后呈中性的氧化石墨分散于水中，180W超声震荡40min，超声结束后在2500rpm转速下离心30min，上层液即是氧化石墨烯悬浊液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110071442 CN102153075B (zh) | 2011-03-22 | 2011-03-22 | 超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110071442 CN102153075B (zh) | 2011-03-22 | 2011-03-22 | 超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102153075A CN102153075A (zh) | 2011-08-17 |
| CN102153075B true CN102153075B (zh) | 2013-06-19 |
Family
ID=44434814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110071442 Expired - Fee Related CN102153075B (zh) | 2011-03-22 | 2011-03-22 | 超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102153075B (zh) |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102390830B (zh) * | 2011-08-23 | 2013-04-17 | 华南理工大学 | 聚酰胺胺原位插层石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN102557018B (zh) * | 2011-12-16 | 2015-07-29 | 中国热带农业科学院农产品加工研究所 | 一种基于绿色脱氧技术石墨烯制备方法 |
| CN102655146B (zh) * | 2012-02-27 | 2013-06-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | 阵列基板、阵列基板的制备方法及显示装置 |
| CN103311541B (zh) * | 2012-03-08 | 2015-11-18 | 中国科学院金属研究所 | 一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法 |
| CN102583353B (zh) * | 2012-03-09 | 2013-10-30 | 常州大学 | 一种水热制备石墨烯的方法 |
| CN102674327A (zh) * | 2012-05-17 | 2012-09-19 | 哈尔滨工业大学 | 常温下水溶性石墨烯绿色制备方法 |
| CN102730669A (zh) * | 2012-05-24 | 2012-10-17 | 上海理工大学 | 一种利用石墨化碳纤维制备氧化石墨烯的方法 |
| CN102718183B (zh) * | 2012-07-13 | 2014-05-21 | 常州大学 | LiBH4/RGO高储氢量复合储氢材料及其制备方法 |
| CN103318874B (zh) * | 2013-05-21 | 2014-12-24 | 宁夏大学 | 具有温度敏感特性的氧化石墨烯及元件的制备方法 |
| CN103408000B (zh) * | 2013-07-25 | 2015-04-15 | 黑龙江科技大学 | 大片氧化石墨烯的制备方法 |
| CN103539106A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-01-29 | 苏州第一元素纳米技术有限公司 | 一种碳材料的制备方法 |
| CN103539110B (zh) * | 2013-10-31 | 2015-07-01 | 攀枝花学院 | 石墨烯的制备方法 |
| CN103787317B (zh) * | 2014-01-02 | 2016-01-06 | 上海应用技术学院 | 一种氧化石墨烯分散液的制备方法 |
| CN104237197B (zh) * | 2014-07-30 | 2016-10-12 | 东南大学 | 一种氧化石墨烯-银纳米粒子-二氧化钛纳米管阵列材料及其制备方法与应用 |
| CN104591175A (zh) * | 2015-01-27 | 2015-05-06 | 长沙罗斯科技有限公司 | 一种氧化石墨烯的制备方法 |
| CN104810255A (zh) * | 2015-02-28 | 2015-07-29 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种用于碳化硅器件表面碳保护膜去除的方法 |
| CN104843678A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-08-19 | 广东烛光新能源科技有限公司 | 一种石墨烯的制备方法 |
| US11286166B2 (en) * | 2015-11-11 | 2022-03-29 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Method for producing graphite oxide |
| BR102016014996A2 (pt) * | 2016-06-24 | 2018-01-09 | Instituto Presbiteriano Mackenzie | Processo de obtenção de óxido de grafeno |
| CN106336632A (zh) * | 2016-08-05 | 2017-01-18 | 南京工业职业技术学院 | 一种抗静电3d打印材料及其生产方法 |
| CN106629673B (zh) * | 2016-09-13 | 2019-04-02 | 钢铁研究总院 | 一种氧化石墨烯的制备方法 |
| CN106477572B (zh) * | 2016-10-24 | 2018-08-28 | 上海电力学院 | 一种超声辅助法制备氧化石墨烯的方法 |
| CN106517175A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-03-22 | 中国化工集团曙光橡胶工业研究设计院有限公司 | 一种环氧基液晶接枝氧化石墨烯化合物的制备方法 |
| CN106893052A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-06-27 | 东北大学秦皇岛分校 | 一种氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法 |
| CN106943896A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-07-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种三维多孔石墨烯功能化组装体膜材料的制备及应用方法 |
| TWI641553B (zh) * | 2017-04-13 | 2018-11-21 | 國立宜蘭大學 | 產氫材料製備方法及其產物用於有機廢水產氫的方法 |
| CN106986707A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-07-28 | 东北农业大学 | 一种含改性氧化石墨烯的液面肥料及制备方法 |
| CN107352661B (zh) * | 2017-06-30 | 2020-10-23 | 武汉工程大学 | 一种氧化石墨烯脂肪胺脱除剂及其应用方法 |
| CN107353397B (zh) * | 2017-07-27 | 2019-08-13 | 江苏丰彩新型建材有限公司 | 一种超高强度混凝土的制备方法 |
| CN108172838A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-06-15 | 河南工学院 | 一种石墨烯涂覆铜箔集流体的制备方法及应用 |
| CN108190878A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-06-22 | 昆明理工大学 | 一种在低温条件下的一步法制备氧化石墨烯的方法 |
| CN108949005A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-12-07 | 郦璋 | 一种涂覆型电磁屏蔽材料的制备方法 |
| CN108408722A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-08-17 | 李训祺 | 一种氧化石墨烯制备方法 |
| CN109052384B (zh) * | 2018-09-10 | 2022-02-18 | 平顶山学院 | 利用废弃打印机墨粉制备三维多孔氧化石墨烯的方法 |
| CN109473735A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-03-15 | 华东师范大学 | 一种还原性氧化石墨烯的石墨毡的制备方法及其应用 |
| CN109517237A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-03-26 | 北京圣盟科技有限公司 | 一种石墨烯改性橡胶复合材料的制备方法 |
| CN109569705B (zh) * | 2018-12-05 | 2020-10-23 | 常州大学 | 一种氧化石墨烯改性微孔分子筛择形催化剂的制备方法 |
| CN110252372A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-09-20 | 江苏大学 | 一种二维rGO/R-CeO2/CNNS层级结构复合光催化剂的制备方法 |
| CN112850699A (zh) * | 2019-11-28 | 2021-05-28 | 广东墨睿科技有限公司 | 一种氧化石墨烯的制备方法 |
| CN112029228A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-12-04 | 南京理工大学 | 一种石墨烯改性高分子材料及其制备方法 |
| CN113406079B (zh) * | 2021-06-16 | 2022-11-04 | 南通第六元素材料科技有限公司 | 氧化石墨烯制备过程的检测方法及系统 |
| CN113860295A (zh) * | 2021-10-20 | 2021-12-31 | 华南理工大学 | 一种采用大粒径鳞片石墨制备氧化石墨烯的方法 |
| CN115050984B (zh) * | 2022-06-15 | 2024-06-18 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种改性氧化石墨烯涂层双极板的制备方法及其应用 |
| CN116239109A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-06-09 | 北京工业大学 | 一种改进Hummers法制备氧化石墨烯的方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9233850B2 (en) * | 2007-04-09 | 2016-01-12 | Nanotek Instruments, Inc. | Nano-scaled graphene plate films and articles |
| CN101575095B (zh) * | 2009-05-26 | 2012-12-12 | 北京大学 | 石墨烯的制备方法 |
| CN101613098B (zh) * | 2009-06-12 | 2011-05-04 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种石墨烯的溶液相制备方法 |
| CN101941694A (zh) * | 2010-09-07 | 2011-01-12 | 湘潭大学 | 一种高分散性石墨烯的制备方法 |
-
2011
- 2011-03-22 CN CN 201110071442 patent/CN102153075B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102153075A (zh) | 2011-08-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102153075B (zh) | 超声辅助Hummers法合成氧化石墨烯的方法 | |
| CN103408000B (zh) | 大片氧化石墨烯的制备方法 | |
| CN102275908B (zh) | 一种石墨烯材料的制备方法 | |
| CN101613098B (zh) | 一种石墨烯的溶液相制备方法 | |
| CN102491318B (zh) | 一种制备氧化石墨烯的方法 | |
| CN103044915B (zh) | 聚苯胺/石墨烯/纳米镍复合材料的制备方法 | |
| CN104355306A (zh) | 一种一锅法快速制备单层氧化石墨烯的方法 | |
| CN102153077A (zh) | 一种具有高碳氧比的单层石墨烯的制备方法 | |
| CN102671549A (zh) | 一种石墨烯基复合分离膜器件的制备方法 | |
| CN102225754A (zh) | 氧化石墨烯的制备方法及石墨烯的制备方法 | |
| CN102198938A (zh) | 一种石墨烯氧化物制备方法 | |
| CN104556016B (zh) | 一种石墨烯的低温环保制备方法 | |
| CN102583343B (zh) | 一种大批量制备石墨烯的方法 | |
| CN113666361B (zh) | 一种利用超临界co2制备氧化石墨炔纳米片的方法 | |
| CN104071782A (zh) | 一种石墨烯的制备方法 | |
| CN102701199A (zh) | 分散乳化辅助Hummers法制备氧化石墨烯的方法 | |
| CN104071777A (zh) | 一种石墨烯的制备方法 | |
| CN105314623A (zh) | 一种石墨烯的合成方法 | |
| CN105502374A (zh) | 一种小尺寸石墨烯的制备方法 | |
| CN109809396A (zh) | 一种还原氧化石墨烯气凝胶及其水蒸气水热还原制备方法 | |
| CN105084344A (zh) | 制备石墨烯的方法以及由该方法制备的石墨烯 | |
| CN103738942B (zh) | 一种石墨烯纳米棒的制备方法 | |
| CN103539110B (zh) | 石墨烯的制备方法 | |
| CN106082194A (zh) | 一种制备大比表面积且层数较少的石墨烯的方法 | |
| CN102757037B (zh) | 一种氧化石墨的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130619 Termination date: 20210322 |