CN105016330A - 一种石墨烯的制备方法 - Google Patents

一种石墨烯的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105016330A
CN105016330A CN201510396464.3A CN201510396464A CN105016330A CN 105016330 A CN105016330 A CN 105016330A CN 201510396464 A CN201510396464 A CN 201510396464A CN 105016330 A CN105016330 A CN 105016330A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphite
preparation
graphene
subjected
washed
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.)
Granted
Application number
CN201510396464.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105016330B (zh
Inventor
韩亚娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHANGZHOU CHENGTIAN ELECTRONIC Co Ltd
Original Assignee
CHANGZHOU CHENGTIAN ELECTRONIC Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHANGZHOU CHENGTIAN ELECTRONIC Co Ltd filed Critical CHANGZHOU CHENGTIAN ELECTRONIC Co Ltd
Priority to CN201510396464.3A priority Critical patent/CN105016330B/zh
Publication of CN105016330A publication Critical patent/CN105016330A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105016330B publication Critical patent/CN105016330B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种石墨烯的制备方法，包括以下步骤：对天然鳞片石墨进行提纯处理：将天然鳞片石墨进行碱处理；将碱处理后的石墨加入盐酸中，进行酸处理，烘干，得到提纯的石墨；氧化石墨的制备：对提纯的石墨进行初步氧化，对初步氧化的石墨进行深度氧化；氧化石墨烯的制备：将制备的氧化石墨粉碎，然后进行膨胀处理，再进行超声剥离处理，得到氧化石墨烯悬浮液；在氧化石墨烯悬浮液中加入还原剂和稳定剂，并调节氧化石墨烯悬浮液的pH至7.5~8.5，60~90℃的水浴中还原6~9h，冷却、离心、水洗至中性，冷冻干燥制得石墨烯。通过上述方式，本发明制备的产品缺陷少，品质高，绿色还原过程，更加适合工业化生产。

Description

一种石墨烯的制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯领域，特别是涉及一种石墨烯的制备方法。
背景技术
石墨烯是由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状的单原子层的二维晶体。石墨烯独特的结构赋予了其超凡的物理性质。石墨烯中电子（载荷子）的性质与相对论性的中微子非常相似，其运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。理论上，石墨烯的电子迁移率可达到2×105cm2/V·s，使其表现出非凡的导电性。石墨烯具有优良的透明度，单层石墨烯的透过率在可见-红外区可以达到97.7%。因此，石墨烯是一种良好的透明导电材料，可以作为电极应用在透明触控屏幕、液晶显示器、甚至是太阳能电池等电子器件上。除了独特的电子学特性，石墨烯还表现出典型的可饱和吸收特性。与传统的半导体材料不同，石墨烯独特的零带隙结构使其对光的吸收没有选择性，适用于工作在各种波长的激光器。近几年，石墨烯超凡的性能吸引了人们广泛的研究。
    然而，目前制备石墨烯的一些常规的方法，存在以下缺点：产品缺陷多，品质低，还原剂毒性高。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种石墨烯的制备方法，制备的产品缺陷少，品质高，绿色还原过程，更加适合工业化生产。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
（1）对天然鳞片石墨进行提纯处理：将天然鳞片石墨加入到氢氧化钠溶液中，再加入助熔剂，搅拌均匀，在80~100℃下反应0.5~1.5h，碱处理后进行过滤，水洗至中性；将碱处理后的石墨加入盐酸中，搅拌均匀，在60~80℃下反应20~30min，过滤，水洗至中性，在65~75℃烘干，得到提纯的石墨；
（2）氧化石墨的制备：在反应容器中加入第一部分浓硫酸、过硫酸钾、五氧化二磷和提纯的石墨，缓慢升温至60~70℃，反应3~4h，水洗至中性，烘干，得到初步氧化的石墨；对初步氧化的石墨进行深度氧化，将初步氧化的石墨加入到 冰浴的第二部分浓硫酸中搅拌，随后缓慢加入浓硝酸，缓慢升温至30~34℃，反应1~1.5h，加入第一部分去离子水，保持反应温度不变，继续反应30~40min，随后加入第二部分去离子水和双氧水，溶液颜色变为亮黄色，先用稀盐酸洗涤，再用去离子水洗涤，离心，烘干；
（3）氧化石墨烯的制备：将制备的氧化石墨粉碎，然后进行膨胀处理，再进行超声剥离处理，得到氧化石墨烯悬浮液；
（4）在氧化石墨烯悬浮液中加入还原剂和稳定剂，并调节氧化石墨烯悬浮液的pH至7.5~8.5，60~90℃的水浴中还原6~9h，冷却、离心、水洗至中性，冷冻干燥制得石墨烯。
在本发明一个较佳实施例中，步骤（1）中所述的氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为30~50%，盐酸的质量百分比浓度为20~30%。
在本发明一个较佳实施例中，步骤（1）中所述的助熔剂为硼酸。
在本发明一个较佳实施例中，所述的天然鳞片石墨、氢氧化钠溶液和助熔剂的重量配比为5:50:1。
在本发明一个较佳实施例中，所述的天然鳞片石墨与盐酸的重量配比为1:3~5。
在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中所述的第一部分浓硫酸、过硫酸钾、五氧化二磷和提纯的石墨的重量配比为18~20:1:1:1。
在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中所述的第二部分浓硫酸、浓硝酸和提纯的石墨的重量配比为0.5~0.7:0.5~0.7:1。
在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中所述的第一部分去离子水、第二部分去离子水和双氧水的体积比为1:5~8:0.1。
在本发明一个较佳实施例中，步骤（4）中所述的还原剂和稳定剂的重量配比为1~2:1。
在本发明一个较佳实施例中，步骤（4）中所述的还原剂为维生素C，所述的稳定剂为氨基酸。
本发明的有益效果是：本发明制备的产品缺陷少，品质高，绿色还原过程，更加适合工业化生产。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
（1）对天然鳞片石墨进行提纯处理：将10g天然鳞片石墨加入到100g质量百分比浓度为30%氢氧化钠溶液中，再加入2g硼酸助熔剂，搅拌均匀，在80~100℃下反应1.5h，碱处理后进行过滤，水洗至中性；将碱处理后的石墨加入50g质量百分比浓度为20%盐酸中，搅拌均匀，在60~80℃下反应20~30min，过滤，水洗至中性，在65~75℃烘干，得到提纯的石墨；
（2）氧化石墨的制备：在反应容器中加入90g浓硫酸、5g过硫酸钾、5g五氧化二磷和5g提纯的石墨，缓慢升温至60~70℃，反应3~4h，水洗至中性，烘干，得到初步氧化的石墨；对初步氧化的石墨进行深度氧化，将初步氧化的石墨加入到 冰浴的2.5g浓硫酸中搅拌，随后缓慢加入2.5g浓硝酸，缓慢升温至30~34℃，反应1.5h，加入40mL去离子水，保持反应温度不变，继续反应30~40min，随后加入200mL去离子水和4mL双氧水，溶液颜色变为亮黄色，先用稀盐酸洗涤，再用去离子水洗涤，离心，烘干；
（3）氧化石墨烯的制备：称取1g氧化石墨，研磨粉碎，采用微波在80~100℃下加热1h对氧化石墨进行膨胀处理，然后加入1000mL蒸馏水，超声振荡2.5~3h，进行超声剥离处理，得到氧化石墨烯悬浮液；
（4）在氧化石墨烯悬浮液中加入1g维生素C还原剂和1g氨基酸稳定剂，并调节氧化石墨烯悬浮液的pH至8.5，60~90℃的水浴中还原6~9h，冷却、离心、水洗至中性，冷冻干燥制得石墨烯。
实施例2
一种石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
（1）对天然鳞片石墨进行提纯处理：将10g天然鳞片石墨加入到100g质量百分比浓度为50%氢氧化钠溶液中，再加入2g硼酸助熔剂，搅拌均匀，在80~100℃下反应0.5h，碱处理后进行过滤，水洗至中性；将碱处理后的石墨加入30g质量百分比浓度为30%盐酸中，搅拌均匀，在60~80℃下反应20~30min，过滤，水洗至中性，在65~75℃烘干，得到提纯的石墨；
（2）氧化石墨的制备：在反应容器中加入100g浓硫酸、5g过硫酸钾、5g五氧化二磷和5g提纯的石墨，缓慢升温至60~70℃，反应3~4h，水洗至中性，烘干，得到初步氧化的石墨；对初步氧化的石墨进行深度氧化，将初步氧化的石墨加入到 冰浴的3g浓硫酸中搅拌，随后缓慢加入3g浓硝酸，缓慢升温至30~34℃，反应1.2h，加入40mL去离子水，保持反应温度不变，继续反应30~40min，随后加入270mL去离子水和4mL双氧水，溶液颜色变为亮黄色，先用稀盐酸洗涤，再用去离子水洗涤，离心，烘干；
（3）氧化石墨烯的制备：称取1g氧化石墨，研磨粉碎，采用微波在80~100℃下加热1h对氧化石墨进行膨胀处理，然后加入1000mL蒸馏水，超声振荡2.5~3h，进行超声剥离处理，得到氧化石墨烯悬浮液；
（4）在氧化石墨烯悬浮液中加入2g维生素C还原剂和1g氨基酸稳定剂，并调节氧化石墨烯悬浮液的pH至8.0，60~90℃的水浴中还原6~9h，冷却、离心、水洗至中性，冷冻干燥制得石墨烯。
实施例3
一种石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
（1）对天然鳞片石墨进行提纯处理：将10g天然鳞片石墨加入到100g质量百分比浓度为40%氢氧化钠溶液中，再加入2g硼酸助熔剂，搅拌均匀，在80~100℃下反应1h，碱处理后进行过滤，水洗至中性；将碱处理后的石墨加入40g质量百分比浓度为25%盐酸中，搅拌均匀，在60~80℃下反应20~30min，过滤，水洗至中性，在65~75℃烘干，得到提纯的石墨；
（2）氧化石墨的制备：在反应容器中加入90g浓硫酸、5g过硫酸钾、5g五氧化二磷和5g提纯的石墨，缓慢升温至60~70℃，反应3~4h，水洗至中性，烘干，得到初步氧化的石墨；对初步氧化的石墨进行深度氧化，将初步氧化的石墨加入到 冰浴的3.5g浓硫酸中搅拌，随后缓慢加入3.5g浓硝酸，缓慢升温至30~34℃，反应1h，加入40mL去离子水，保持反应温度不变，继续反应30~40min，随后加入320mL去离子水和4mL双氧水，溶液颜色变为亮黄色，先用稀盐酸洗涤，再用去离子水洗涤，离心，烘干；
（3）氧化石墨烯的制备：称取1g氧化石墨，研磨粉碎，采用微波在80~100℃下加热1h对氧化石墨进行膨胀处理，然后加入1000mL蒸馏水，超声振荡2.5~3h，进行超声剥离处理，得到氧化石墨烯悬浮液；
（4）在氧化石墨烯悬浮液中加入2g维生素C还原剂和1g氨基酸稳定剂，并调节氧化石墨烯悬浮液的pH至7.5，60~90℃的水浴中还原6~9h，冷却、离心、水洗至中性，冷冻干燥制得石墨烯。
本发明石墨烯的制备方法的有益效果是：本发明制备的产品缺陷少，品质高，绿色还原过程，更加适合工业化生产。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种石墨烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对天然鳞片石墨进行提纯处理：将天然鳞片石墨加入到氢氧化钠溶液中，再加入助熔剂，搅拌均匀，在80~100℃下反应0.5~1.5h，碱处理后进行过滤，水洗至中性；将碱处理后的石墨加入盐酸中，搅拌均匀，在60~80℃下反应20~30min，过滤，水洗至中性，在65~75℃烘干，得到提纯的石墨；
（2）氧化石墨的制备：在反应容器中加入第一部分浓硫酸、过硫酸钾、五氧化二磷和提纯的石墨，缓慢升温至60~70℃，反应3~4h，水洗至中性，烘干，得到初步氧化的石墨；对初步氧化的石墨进行深度氧化，将初步氧化的石墨加入到 冰浴的第二部分浓硫酸中搅拌，随后缓慢加入浓硝酸，缓慢升温至30~34℃，反应1~1.5h，加入第一部分去离子水，保持反应温度不变，继续反应30~40min，随后加入第二部分去离子水和双氧水，溶液颜色变为亮黄色，先用稀盐酸洗涤，再用去离子水洗涤，离心，烘干；
（3）氧化石墨烯的制备：将制备的氧化石墨粉碎，然后进行膨胀处理，再进行超声剥离处理，得到氧化石墨烯悬浮液；
（4）在氧化石墨烯悬浮液中加入还原剂和稳定剂，并调节氧化石墨烯悬浮液的pH至7.5~8.5，60~90℃的水浴中还原6~9h，冷却、离心、水洗至中性，冷冻干燥制得石墨烯。
2.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的氢氧化钠溶液的质量百分比浓度为30~50%，盐酸的质量百分比浓度为20~30%。
3.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的助熔剂为硼酸。
4.根据权利要求2所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述的天然鳞片石墨、氢氧化钠溶液和助熔剂的重量配比为5:50:1。
5.根据权利要求2所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述的天然鳞片石墨与盐酸的重量配比为1:3~5。
6.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的第一部分浓硫酸、过硫酸钾、五氧化二磷和提纯的石墨的重量配比为18~20:1:1:1。
7.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的第二部分浓硫酸、浓硝酸和提纯的石墨的重量配比为0.5~0.7:0.5~0.7:1。
8.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的第一部分去离子水、第二部分去离子水和双氧水的体积比为1:5~8:0.1。
9.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的还原剂和稳定剂的重量配比为1~2:1。
10.根据权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的还原剂为维生素C，所述的稳定剂为氨基酸。
CN201510396464.3A 2015-07-08 2015-07-08 一种石墨烯的制备方法 Expired - Fee Related CN105016330B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510396464.3A CN105016330B (zh) 2015-07-08 2015-07-08 一种石墨烯的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510396464.3A CN105016330B (zh) 2015-07-08 2015-07-08 一种石墨烯的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105016330A true CN105016330A (zh) 2015-11-04
CN105016330B CN105016330B (zh) 2017-12-22

Family

ID=54406712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510396464.3A Expired - Fee Related CN105016330B (zh) 2015-07-08 2015-07-08 一种石墨烯的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105016330B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106450331A (zh) * 2016-10-27 2017-02-22 萝北奥星新材料有限公司 以石墨尾料制备石墨烯导电剂浆料的方法
CN106915741A (zh) * 2017-04-11 2017-07-04 深圳市佩成科技有限责任公司 改进的氧化石墨烯的制备方法
CN108640108A (zh) * 2018-07-18 2018-10-12 安阳师范学院 一种石墨烯制备方法
CN108946714A (zh) * 2018-09-05 2018-12-07 七台河宝泰隆石墨烯新材料有限公司 绿色、快速宏量制备氧化石墨烯的方法
CN109768242A (zh) * 2018-12-26 2019-05-17 宁波革鑫新能源科技有限公司 一种石墨烯-硫复合正极材料及其制备方法
CN110104639A (zh) * 2019-05-13 2019-08-09 四川欧迅能源工程科技有限公司 一种大规模、可操控、低成本的石墨烯制备方法
CN112047336A (zh) * 2020-10-19 2020-12-08 王振波 一种无氟化学提纯天然石墨的工艺
CN114590801A (zh) * 2022-05-10 2022-06-07 广州优刻谷科技有限公司 一种石墨烯rfid标签及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011150329A2 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Board Of Regents, The University Of Texas System Carbocatalysts for chemical transformations
CN102701198A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 长沙理工大学 一种天然隐晶质石墨提纯的方法
CN103035888A (zh) * 2011-09-28 2013-04-10 海洋王照明科技股份有限公司 硅、石墨烯复合材料的制备方法
CN104616915A (zh) * 2015-02-13 2015-05-13 中南大学 一种石墨烯-氧化钌复合材料的制备方法
CN104629680A (zh) * 2015-01-12 2015-05-20 冯丹 一种吸波复合材料的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011150329A2 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Board Of Regents, The University Of Texas System Carbocatalysts for chemical transformations
CN103035888A (zh) * 2011-09-28 2013-04-10 海洋王照明科技股份有限公司 硅、石墨烯复合材料的制备方法
CN102701198A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 长沙理工大学 一种天然隐晶质石墨提纯的方法
CN104629680A (zh) * 2015-01-12 2015-05-20 冯丹 一种吸波复合材料的制备方法
CN104616915A (zh) * 2015-02-13 2015-05-13 中南大学 一种石墨烯-氧化钌复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIAN GAO ET AL: "Environment-Friendly Method To Produce Graphene That Employs Vitamin C and Amino Acid", 《CHEMISTRY OF MATERIALS》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106450331A (zh) * 2016-10-27 2017-02-22 萝北奥星新材料有限公司 以石墨尾料制备石墨烯导电剂浆料的方法
CN106915741A (zh) * 2017-04-11 2017-07-04 深圳市佩成科技有限责任公司 改进的氧化石墨烯的制备方法
CN108640108A (zh) * 2018-07-18 2018-10-12 安阳师范学院 一种石墨烯制备方法
CN108946714A (zh) * 2018-09-05 2018-12-07 七台河宝泰隆石墨烯新材料有限公司 绿色、快速宏量制备氧化石墨烯的方法
CN109768242A (zh) * 2018-12-26 2019-05-17 宁波革鑫新能源科技有限公司 一种石墨烯-硫复合正极材料及其制备方法
CN110104639A (zh) * 2019-05-13 2019-08-09 四川欧迅能源工程科技有限公司 一种大规模、可操控、低成本的石墨烯制备方法
CN112047336A (zh) * 2020-10-19 2020-12-08 王振波 一种无氟化学提纯天然石墨的工艺
CN112047336B (zh) * 2020-10-19 2022-06-10 王振波 一种无氟化学提纯天然石墨的工艺
CN114590801A (zh) * 2022-05-10 2022-06-07 广州优刻谷科技有限公司 一种石墨烯rfid标签及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN105016330B (zh) 2017-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105016330A (zh) 一种石墨烯的制备方法
CN102275908B (zh) 一种石墨烯材料的制备方法
WO2015109916A1 (zh) 一种制备石墨烯的方法
CN107029777B (zh) 复合可见光催化剂及其制备方法和应用
CN104386679A (zh) 氧化石墨烯及石墨烯的制备方法
CN106276820B (zh) 一种以粗碲粉为原料生产高纯碲的工艺
CN104556046B (zh) 一种以石英砂制备高纯度二氧化硅的生产工艺
JP2019518704A (ja) グラフェン酸化物を得る方法
CN102320598A (zh) 一种石墨烯的制备方法
CN105460923B (zh) 一种高纯氟化石墨的连续制备方法
CN105502364A (zh) 一种以无烟煤为原料制备石墨烯的方法
CN101245467B (zh) 用于退除钛及钛合金阳极氧化膜的退膜液及其退膜方法
CN104843770A (zh) 一种锡泥资源化利用的方法
CN110156030A (zh) 一种氟硅酸含氟硅渣提纯工艺
CN103318961B (zh) 一种高纯二硫化钼的制备方法
CN108298533A (zh) 一种制备氧化石墨烯溶液的方法
CN106744883B (zh) 石墨烯的制备方法
CN106276884A (zh) 一种制备介孔石墨烯的方法
CN113860289B (zh) 一种纯化碳纳米管的方法
CN103787307A (zh) 改性石墨烯的制备方法
CN106379927A (zh) 一种高纯度氧化亚铜制备方法
CN112897475A (zh) 一种超声强化还原生产高纯硒的方法
CN108047662A (zh) 一种石墨烯量子点增强薄膜的制备方法
CN102424393B (zh) 一种从石英砂中同步除去多种杂质的方法
CN106829937A (zh) 一种石墨烯的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
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: 20171222

Termination date: 20180708