CN103395780B - 降低氧化石墨烯中锰含量的方法 - Google Patents

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Abstract

降低氧化石墨烯中锰含量的方法，其特征在于所述的氧化石墨的制备方法是将石墨溶于浓硫酸和浓磷酸的混合溶液中，将高锰酸钾加入上述溶液中；在40～60℃反应9～15小时，然后加入的混酸体积1～4倍的冰水，将上述溶液搅拌均匀冷却到室温，加入石墨质量3～5倍的过氧化氢溶液还原，将上述溶液用蒸馏水洗涤至PH=4～6，过滤，制得氧化石墨湿料，本发明的有益效果是降低氧化石墨烯中锰含量的方法不仅有操作简单，耗水量小，粒径分布均匀，对设备要求不高等优点，还可以得到粒径分布均匀，锰含量小于20μg/g的氧化石墨烯。

Description

降低氧化石墨烯中锰含量的方法
技术领域
 本发明涉及新材料技术领域，更具体地说是一种降低氧化石墨烯中锰含量的方法。
背景技术
石墨烯获得2010年诺贝尔物理学奖后，加速推动了石墨烯的研究进展。石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬，作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快，氧化石墨是石墨通过强氧化剂氧化后水解得到的化合物，由于具有羟基、羧基、环氧等官能团，通过超声处理容易分散在水或者有机溶剂中形成氧化石墨烯分散液，容易与其他化学物质反应而被改性，在超级电容器、锂离子电池、吸附重金属等方面有广泛的应用前景。
对于用高锰酸钾做氧化剂，采用氧化石墨的方法制备的氧化石墨烯中很容易含有锰离子，不利于氧化石墨烯的纯化，现有技术采用蒸馏水或者浓酸反复洗涤的方法达到纯化氧化石墨烯的目的，存在耗水量大，对设备要求高，操作复杂等缺点。
发明内容
为解决上述问题，本发明设计了一种利用不同浓度乙二胺四乙酸溶液作为洗涤剂降低氧化石墨烯中锰含量的方法，不仅具有操作简单，对设备要求不高等优点，还可以得到粒径分布均匀，锰含量小于20μg / g的氧化石墨烯，其原理是乙二胺四乙酸可以与锰离子以及大部分的金属离子发生络合作用，形成可溶性络合物，通过过滤或者离心的方法很容易与固体产物氧化石墨分离，乙二胺四乙酸按摩尔比1:1与二价锰离子发生络合作用，所以洗涤氧化石墨烯中的锰离子所需要的乙二胺四乙酸溶度较低，但是当锰含量很低时，需要增大乙二胺四乙酸的浓度，由此可知，可用不同浓度的乙二胺四乙酸溶液梯度洗涤氧化石墨中的锰离子，其具体技术方案为：
本发明所述的降低氧化石墨烯中锰含量的方法，其特征在于所述的氧化石墨的制备方法是将石墨溶于浓硫酸和浓磷酸的混合溶液中，将高锰酸钾加入上述溶液中；在40～60 ℃反应9～15小时，然后加入混酸体积1～4倍的冰水，将上述溶液搅拌均匀冷却到室温，加入石墨质量3～5倍的过氧化氢溶液还原，将上述溶液用蒸馏水洗涤至PH=4～6，过滤，制得氧化石墨湿料。
本发明所述的降低氧化石墨烯中锰含量的方法为乙二胺四乙酸梯度浓度法，其特征在于其步骤如下：
①配制铵盐溶液：配制3%～5%的氯化铵水溶液；
②配制乙二胺四乙酸洗涤剂：用3%～5%的氯化铵水溶液分别配制0.01 M～0.10 M的乙二胺四乙酸低浓度溶液和0.1 M～0.2M的乙二胺四乙酸高浓度溶液； 
③将氧化石墨溶于低浓度乙二胺四乙酸溶液中，搅拌20～60min,超声分散20～90 min,过滤；
④氧化石墨滤饼溶于高浓度的乙二胺四乙酸中，搅拌20～60min,超声分散20～90 min,过滤、洗涤、干燥后获得氧化石墨烯粉末。
本发明的有益效果是降低氧化石墨烯中锰含量的方法不仅有操作简单，耗水量小，对设备要求不高等优点，还可以得到粒径分布均匀，锰含量小于20μg / g的氧化石墨烯。
具体实施方式： 
结合具体实施例对本发明进一步详细描述，以便公众更好地掌握本发明的实施方法。
实施例1
①将石墨溶于浓硫酸和浓磷酸的混合溶液中；将高锰酸钾加入上述溶液中；在40℃反应10小时，然后加入混酸体积2倍的冰水；将上述溶液搅拌均匀冷却到室温，加入石墨质量3倍的过氧化氢溶液还原；将上述溶液用蒸馏水洗涤至PH=4～6，过滤，得氧化石墨湿料。
②配制5%的氯化铵水溶液； 
③用5%的氯化铵水溶液分别配制0.05 M的 乙二胺四乙酸低浓度溶液，0.1 M的乙二胺四乙酸高浓度溶液；
④将5g上述氧化石墨湿料滤饼溶于1L 0.05 M的乙二胺四乙酸溶液中，搅拌30min，超声分散90 min,过滤；
⑤再将经④处理的滤饼溶于1L 0.1M乙二胺四乙酸溶液中，搅拌30min,超声分散60 min,过滤，洗涤，干燥获得氧化石墨烯粉末，测其锰含量小于20 μg/g。
实施例2
①将石墨溶于浓硫酸和浓磷酸的混合溶液中；将高锰酸钾加入上述溶液中；在40℃反应10小时，然后加入混酸体积2倍的冰水；将上述溶液搅拌均匀冷却到室温，加入石墨质量3倍的过氧化氢溶液还原；将上述溶液用蒸馏水洗涤至PH=4～6，过滤，得氧化石墨湿料。
②配制5%的氯化铵水溶液； 
③用5%的氯化铵水溶液分别配制0.02 M的 乙二胺四乙酸低浓度溶液，0.2 M的乙二胺四乙酸高浓度溶液；
④将5g上述氧化石墨湿料滤饼溶于1L 0.05 M的乙二胺四乙酸溶液中，搅拌30min，超声分散90 min,过滤；
⑤再将经④处理的滤饼溶于1L 0.1M乙二胺四乙酸溶液中，搅拌30min,超声分散60 min,过滤，洗涤，干燥获得氧化石墨烯粉末，测其锰含量小于20 μg/g。
实施例3
①将石墨溶于浓硫酸和浓磷酸的混合溶液中；将高锰酸钾加入上述溶液中；在40℃反应10小时，然后加入混酸体积2倍的冰水；将上述溶液搅拌均匀冷却到室温，加入石墨质量3倍的过氧化氢溶液还原；将上述溶液用蒸馏水洗涤至PH=4～6，过滤，得氧化石墨湿料。
②配制5%的氯化铵水溶液； 
③用5%的氯化铵水溶液分别配制0.05 M的 乙二胺四乙酸低浓度溶液，0.1 M的乙二胺四乙酸高浓度溶液；
④将5g上述氧化石墨湿料滤饼溶于1L 0.05 M的乙二胺四乙酸溶液中，搅拌30min，超声分散60 min,过滤；
⑤再将经④处理的滤饼溶于1L 0.1M乙二胺四乙酸溶液中，搅拌30min,超声分散60 min,过滤，洗涤，干燥获得氧化石墨烯粉末，测其锰含量小于20 μg/g。
本发明的有益效果是降低氧化石墨烯中锰含量的方法不仅有操作简单，耗水量小，对设备要求不高等优点，还可以得到粒径分布均匀，锰含量小于20μg / g的氧化石墨烯。

Claims (1)

1.降低氧化石墨烯中锰含量的方法，其特征在于所述的降低氧化石墨烯中锰含量的方法为乙二胺四乙酸梯度浓度法，其步骤为：
①配制铵盐溶液：配制3%～5%的氯化铵水溶液；
②配制乙二胺四乙酸洗涤剂：用3%～5%的氯化铵水溶液分别配制0.01 M～0.10 M的乙二胺四乙酸低浓度溶液和0.1 M～0.2M的乙二胺四乙酸高浓度溶液； 
③将氧化石墨溶于低浓度乙二胺四乙酸溶液中，搅拌20～60min,超声分散20～90 min,过滤；
④氧化石墨滤饼溶于高浓度的乙二胺四乙酸中，搅拌20～60min,超声分散20～90 min,过滤、洗涤、干燥后获得氧化石墨烯粉末；
所述氧化石墨的制备方法是将石墨溶于浓硫酸和浓磷酸的混合溶液中，将高锰酸钾加入上述溶液中，在40～60 ℃反应9～15小时，然后加入混酸体积1～4倍的冰水，将上述溶液搅拌均匀冷却到室温，加入石墨质量3～5倍的过氧化氢溶液还原，将上述溶液用蒸馏水洗涤至PH=4～6，过滤，制得氧化石墨。
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