CN104843682A - 一种还原氧化石墨烯的制备方法及其应用 - Google Patents

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牟文生
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Abstract

本发明公开了一种还原氧化石墨烯的制备方法及应用，还原氧化石墨烯是采用离子热方法，通过以下步骤制备得到的：将氧化石墨烯加入到离子液体中，超声分散，得到氧化石墨烯的离子液体溶液，然后将该溶液加热至150～220℃，反应时间6～30h，经清洗冷冻干燥后得到还原氧化石墨烯。本发明提供的制备方法简单、绿色无污染，实用化程度高，且得到的还原氧化石墨烯可直接作为超级电容器电极材料使用。

Description

一种还原氧化石墨烯的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种还原氧化石墨烯的制备方法，工艺简单，绿色无污染，实用化程度高，得到的还原氧化石墨烯可直接作为超级电容器电极材料。
背景技术
石墨烯是由单层sp2杂化碳原子排列组成的二维蜂窝状晶体材料，厚度仅为0.34nm。因其高比表面、好的化学稳定性、优异的电导率和热导率等特性在电子、生物医药、信息和能源领域具有重大的应用前景。而如何大规模制备高质量的石墨烯是亟需解决的问题。目前石墨烯的制备方法主要有机械剥离石墨法、化学气相沉积法、热解SiC外延生长法、化学还原氧化石墨烯法等。其中，还原氧化石墨烯方法是目前制备石墨烯的主要方法之一，具有大规模工业化的应用前景。常见的还原方法有热还原、化学还原等，但是这些方法目前存在制备效率低、还原过程使用有毒、腐蚀性溶剂等的缺点，无法满足绿色化学发展的要求。因此，开发绿色高效制备石墨烯的方法具有重要的意义。
离子液体是由有机阳离子和阴离子组成的在室温或近室温下为液体的盐，具有不挥发、无污染的特性，因此被称为“绿色溶剂”。因其高的热、化学稳定性、结构可设计性等优点在材料制备中逐渐引起人们的关注。而基于离子液体为溶剂发展起来的离子热的方法也在分子筛合成等领域得到广泛研究。随着对离子液体研究的不断扩展，在其他领域的研究也逐步展开，尤其是作为溶剂制备材料方面展现出了独特的优势。
发明内容
本发明提供了一种还原氧化石墨烯的制备方法及其应用，采用离子热方法制备还原氧化石墨烯对于石墨烯的绿色、高效制备具有重要的意义。
本发明的技术方案是以离子热的方法制备还原氧化石墨烯，具体步骤如下：
将氧化石墨烯加入到离子液体中，超声分散，得到氧化石墨烯的离子液体溶液，然后将该溶液加热至150～220℃反应，反应时间6～30h，经清洗冷冻干燥后得到还原氧化石墨烯。
本发明中，所述氧化石墨烯为通过Hummers或改进的Hummers方法制备得到。
所述离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐(AMIMHSO4)、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐(BMIMHSO4)、1-甲基-3-乙基咪唑硫酸氢盐(EMIMHSO4)、1-甲基-3-丙基咪唑硫酸盐(PMIMHSO4)和1-烯丙基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐(AMIMH2PO4)、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐(BMIMH2PO4)、1-甲基-3-乙基咪唑磷酸二氢盐(EMIM H2PO4)、1-甲基-3-丙基咪唑磷酸二氢盐(PMIMH2PO4)中的一种或几种，优选1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐(BMIMHSO4)或1-烯丙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐(AMIMHSO4)中的一种或几种。
所述超声分散用超声波清洗器，参数条件为：10～50℃，超声1～4h。
所述反应的反应温度可为160～190℃。
所述反应的反应时间可为10～20h。
另外，本发明提供的还原氧化石墨烯在超级电容器中的应用。
本发明提供的还原氧化石墨烯具有合适的孔径、较高的比表面积，将其作为超级电容器电极材料时，表现出高的比容量和优异的循环稳定性。并且该方法简单、原料易得、绿色环保，实用化程度高，对于超级电容器电极材料的设计制备具有重要的意义。
附图说明
图1为实施例1制备的还原氧化石墨烯的X射线衍射图(XRD)。
图2为实施例1制备的还原氧化石墨烯的扫描电镜图(SEM)。
图3为实施例1制备的还原氧化石墨烯的循环伏安测试曲线(5mV s-1)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。下述实施例中所述方法如无特别说明，均为常规方法，所用反应原料均为从公开商业途径购买得到。
实施例1
将150mg氧化石墨烯加入至20ml BMIMHSO4中，40℃下超声分散4h得到氧化石墨烯的离子液体溶液。将该溶液注入至聚四氟反应釜中，置于180℃烘箱中12h得到还原氧化石墨烯凝胶。将该凝胶用水或乙醇洗涤后，置于冷冻干燥器中干燥24h得到还原氧化石墨烯。
用X-射线粉末衍射仪分析确证结构，如图1所示氧化石墨烯已被还原，层间距为0.368nm
用扫描电子显微镜表征得到的还原氧化石墨烯的形貌。如图2所示，还原氧化石墨烯经过离子热过程后被剥离开，呈片状结构。
还原氧化石墨烯的电化学性能表征：
将制备得到的还原氧化石墨烯(rGO)直接压制在泡沫镍集流体上得到工作电极，玻璃纤维膜(英国Whatman公司)作为隔膜，6M KOH溶液作为电解液，组装超级电容器。
将上述装配好的超级电容器在电化学工作站上进行循环伏安测试，测试充放电区间为0-1V，扫描速度为5mV s-1。结果如图3所示，计算得到在5mV s-1的扫速下，容量可以达到280F g-1。可见，本发明制备得到的还原氧化石墨烯作为超级电容器电极材料时，表现出优异的电化学性能。
实施例2
将100mg氧化石墨烯加入至10ml EMIMHSO4中，30℃下超声分散3h得到氧化石墨烯的离子液体溶液。将该溶液注入至聚四氟反应釜中，置于180℃烘箱中12h得到还原氧化石墨烯凝胶。将该凝胶用水或乙醇洗涤后，置于冷冻干燥器中干燥24h得到还原氧化石墨烯。
还原氧化石墨烯的结构、形貌及电化学性能表征与实施例1相同。5mV s-1下电化学性能测试结果列于表1中。
实施例3
将100mg氧化石墨烯加入至15ml AMIMH2PO4中，30℃下超声分散2h得到氧化石墨烯的离子液体溶液。将该溶液注入至聚四氟反应釜中，置于160℃烘箱中10h得到还原氧化石墨烯凝胶。将该凝胶用水或乙醇洗涤后，置于冷冻干燥器中干燥24h得到还原氧化石墨烯。
还原氧化石墨烯的结构、形貌及电化学性能表征与实施例1相同。5mV s-1下电化学性能测试结果列于表1中。
实施例4
将200mg氧化石墨烯加入至20ml AMIMHSO4中，40℃下超声分散3h得到氧化石墨烯的离子液体溶液。将该溶液注入至聚四氟反应釜中，置于160℃烘箱中10h得到还原氧化石墨烯凝胶。将该凝胶用水或乙醇洗涤后，置于冷冻干燥器中干燥24h得到还原氧化石墨烯。
还原氧化石墨烯的结构、形貌及电化学性能表征与实施例1相同。5mV s-1下电化学性能测试结果列于表1中。
表1.还原氧化石墨烯制备条件及5mV s-1下的电性能测试结果
由表1可以看出，本发明以离子液体为溶剂，通过离子热方法可方便制备出还原氧化石墨烯材料。利用本方法不仅过程简单易于操作，而且过程无污染、绿色环保，且离子液体可以回收。制备得到的还原氧化石墨烯显示出了较高的容量和良好的循环稳定性。

Claims (9)

1.一种制备还原氧化石墨烯的方法，包括如下步骤：将氧化石墨烯加入到离子液体中，超声分散，得到氧化石墨烯的离子液体溶液，然后将该溶液加热至150～220℃，反应时间6～30h，经清洗冷冻干燥后得到还原氧化石墨烯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐、1-甲基-3-乙基咪唑硫酸氢盐、1-甲基-3-丙基咪唑硫酸盐和1-烯丙基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐、1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二氢盐、1-甲基-3-乙基咪唑磷酸二氢盐、1-甲基-3-丙基咪唑磷酸二氢盐中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述氧化石墨烯为通过Hummers或改进的Hummers方法制备得到。
4.根据权利3所述的方法，其特征在于：所述的反应温度为160～190℃。
5.根据权利4所述的方法，其特征在于：所述的反应时间为10～20h。
6.根据权利1、2、4或5所述的方法，其特征在于：所述的超声分散用超声波清洗器，参数条件为10～50℃，超声1～4h。
7.权利要求1、2、4或5所述的方法制备得到还原氧化石墨烯作为超级电容器电极材料。
8.权利要求3所述的方法制备得到还原氧化石墨烯作为超级电容器电极材料。
9.权利要求6所述的方法制备得到还原氧化石墨烯作为超级电容器电极材料。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105923627A (zh) * 2016-06-07 2016-09-07 南京邮电大学 一种多孔石墨烯的制备方法
CN105931860A (zh) * 2016-04-27 2016-09-07 大连理工大学 一种利用离子热法制备石墨烯基多层多孔碳材料的方法
CN106430155A (zh) * 2016-08-17 2017-02-22 吉林吉大地球科学与地质开发股份有限公司 一种基于离子液体制备石墨烯的方法
CN107017392A (zh) * 2017-05-04 2017-08-04 大连理工大学 一种钠离子电池金属硫化物/石墨烯的制备方法
CN109928383A (zh) * 2019-04-24 2019-06-25 大连理工大学 离子液体基皮克林乳液法制备石墨烯/多孔碳材料的制备方法
CN111063468A (zh) * 2019-12-10 2020-04-24 西南科技大学 处理放射性废水的MoS2/还原氧化石墨烯纳米片的制备方法
CN111834641A (zh) * 2020-06-24 2020-10-27 中国科学院过程工程研究所 一种石墨烯在离子液体中改性碳毡的制备方法
CN115240991A (zh) * 2022-07-13 2022-10-25 辽宁大学 一种基于电活性离子液体的新型离子型超级电容器的构筑方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102712779A (zh) * 2009-12-22 2012-10-03 徐光锡 石墨烯分散液以及石墨烯-离子液体聚合物复合材料

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102712779A (zh) * 2009-12-22 2012-10-03 徐光锡 石墨烯分散液以及石墨烯-离子液体聚合物复合材料

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105931860A (zh) * 2016-04-27 2016-09-07 大连理工大学 一种利用离子热法制备石墨烯基多层多孔碳材料的方法
CN105923627A (zh) * 2016-06-07 2016-09-07 南京邮电大学 一种多孔石墨烯的制备方法
CN105923627B (zh) * 2016-06-07 2018-11-30 南京邮电大学 一种多孔石墨烯的制备方法
CN106430155A (zh) * 2016-08-17 2017-02-22 吉林吉大地球科学与地质开发股份有限公司 一种基于离子液体制备石墨烯的方法
CN107017392A (zh) * 2017-05-04 2017-08-04 大连理工大学 一种钠离子电池金属硫化物/石墨烯的制备方法
CN109928383A (zh) * 2019-04-24 2019-06-25 大连理工大学 离子液体基皮克林乳液法制备石墨烯/多孔碳材料的制备方法
CN111063468A (zh) * 2019-12-10 2020-04-24 西南科技大学 处理放射性废水的MoS2/还原氧化石墨烯纳米片的制备方法
CN111834641A (zh) * 2020-06-24 2020-10-27 中国科学院过程工程研究所 一种石墨烯在离子液体中改性碳毡的制备方法
CN115240991A (zh) * 2022-07-13 2022-10-25 辽宁大学 一种基于电活性离子液体的新型离子型超级电容器的构筑方法
CN115240991B (zh) * 2022-07-13 2023-09-15 辽宁大学 一种基于电活性离子液体的离子型超级电容器的制造方法

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