CN106587018A - 一种石墨烯聚集体溶胶的制备方法 - Google Patents

一种石墨烯聚集体溶胶的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106587018A
CN106587018A CN201611158642.XA CN201611158642A CN106587018A CN 106587018 A CN106587018 A CN 106587018A CN 201611158642 A CN201611158642 A CN 201611158642A CN 106587018 A CN106587018 A CN 106587018A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
colloidal sol
anode
aggregation
preparation
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
CN201611158642.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106587018B (zh
Inventor
赵建国
邢宝岩
苑利
屈文山
潘启亮
张进
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.)
Shanxi Datong University
Original Assignee
Shanxi Datong University
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 Shanxi Datong University filed Critical Shanxi Datong University
Priority to CN201611158642.XA priority Critical patent/CN106587018B/zh
Publication of CN106587018A publication Critical patent/CN106587018A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106587018B publication Critical patent/CN106587018B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

一种石墨烯聚集体溶胶的制备方法是利用高纯石墨作为电极材料，使用高频交流脉冲法来制备石墨烯聚集体溶胶。本发明工艺简单，生产成本低，适合工业化生产，产品既可用作电池的导电助剂，又可用作植物生长促进剂。

Description

一种石墨烯聚集体溶胶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种石墨烯聚集体溶胶的制备方法。
背景技术
2004年英国曼彻斯特大学的两位科学家Andre Geim和Konstantin Novoselov发现了石墨烯，并因此获得了2010年度的诺贝尔物理学奖。石墨烯是一种由碳原子通过SP2杂化组成的六角蜂巢状二维网格结构的新型炭材料，其厚度仅为0.335nm，是目前世界上最薄的纳米材料。石墨烯是人类已知强度最高，导电性、导热性最好的材料，是目前研究的前沿热点。迄今为止已经开发了多种石墨烯的制备方法，因为制备工艺的不同，在石墨烯基本的二维纳米结构材料的基础上又衍生了许多新的结构。根据材料的使用性能要求来设计材料的结构，因此我们在利用电化学氧化剥离工艺制备石墨烯时，开发了一种石墨烯聚集体溶胶的制备方法，该石墨烯聚集体纳米粒子富含羟基和羧基，粉末状态不导电，为电绝缘体，极易溶于水、乙醇等形成溶胶，水溶液呈酸性，具有极好的导电性，所以可用作电池的导电助剂。另外，石墨烯聚集体溶胶在土壤溶液中仍具有良好的导电性能，所以可改变土壤的动力学平衡，提高土壤溶液中营养离子的电动电位，提高土壤中无机营养元素的迁移速率，能促进土壤阴阳离子的释放，提高肥料的利用率，使土壤大量营养元素能从土壤胶体中快速释放出来，从而表现出增产、节肥效果。因此，本发明中的石墨烯聚集体也可用作植物生长促进剂。
发明内容
本发明提供了一种石墨烯聚集体溶胶的制备方法。确切地说是利用高纯石墨作为电极材料，使用高频交流脉冲法来制备石墨烯聚集体溶胶。工艺简单，生产成本低，适合工业化生产。
本发明是这样实现的：将均为高纯石墨的阳极、阴极板放入电解氧化槽内，再将电解液倒入槽内，接通电源，进行电解氧化制备石墨烯聚集体溶胶，其特征在于：阳极、阴极板之间用塑料网隔开，有效电流密度控制在50A/m2到100A/m2之间；电源脉冲频率为40到60Hz；有效电压为12V到20V；控制温度在10℃到60℃之间。反应150到200小时，石墨烯溶胶的浓度达到0.3-0.7％时，氧化反应结束，槽中的溶液即为石墨烯聚集体溶胶。电解质水溶液中电解质的浓度为所述电解质水溶液总重量的0.04％到0.09％，电解质可用硫酸、盐酸、硝酸或氯化钠、硫酸钾中的一种或几种。阳极、阴极极板间距离为30-70mm。阳极、阴极极板的厚度为20到80mm，长度为300到600mm，宽度为200到300mm。将所得石墨烯聚集体溶胶进行喷雾干燥，可以得到石墨烯聚集体纳米粒子粉末，所述干燥是在90-150℃下进行的。本发明与现有技术相比较，具有生产成本低，产品质量稳定，无污染，适合工业化生产的优点。产品既可用作电池的导电助剂，又可用作植物生长促进剂。
石墨是层状结构晶体材料，每个碳原子分别与相邻的三个碳原子以共价键的形式形成牢固的六角网状平面结构，层与层之间依靠类似的金属π键和范德华力连接，当碳原子簇在电流的作用下在正极获得足够的能量，当能量超过层间的金属π键和范德华力时，这部分碳原子簇将与电极板脱离，形成石墨烯纳米颗粒，而游离在电解液中。由于石墨烯极强的选择吸附性，纳米颗粒会选择电层负离子，它们之间排斥形成双电层结构，当电解液中石墨烯粒子的浓度较低时，如附图1所示，呈云雾状态，随着电解剥离过程的进行，石墨烯的浓度增高，纳米粒子的团聚效应超过双电层结构排斥作用占主导时，根据能量最低原理，新生态的石墨烯纳米粒子克服相互间的电性斥力将会自组装成如图2、3、4所示的石墨烯聚集体纳米粒子。另外，由于本发明使用的是交流电，所以电极的正负极是在不断的交换，而且电极是相同的高纯石墨，两极在正负交换中，都在进行氧化反应，两极会同时消耗。在利用电化学氧化法制备石墨烯时，采用高频脉冲电流，由于高频电流具有趋肤效应，在电极的表面能量集中，所以电流的热效应低，利用率高，生产成本低，适于工业化生产。
附图说明
图1为在石墨烯粒子的浓度较低时，呈云雾状态分布的石墨烯的SEM图。
图2-4为在石墨烯的浓度增高时，新生态的石墨烯纳米粒子克服相互间的电性斥力自组装成的石墨烯聚集体纳米粒子的SEM图。
具体实施方式
实施例1：
将尺寸为300＊200＊20高纯石墨的阳极、阴极板放入电解氧化槽内，阳极、阴极极板间距离为30mm。再将0.04％氯化钠电解液倒入槽内，接通电源，进行电解氧化制备石墨烯聚集体溶胶，阳极、阴极板之间用塑料网隔开，有效电流密度控制在50A/m2；电源脉冲频率为40Hz；有效电压为12V；控制温度在10℃。反应150小时，石墨烯溶胶的浓度达到0.3％时，氧化反应结束，槽中的溶液即为石墨烯聚集体溶胶。将所得石墨烯聚集体溶胶进行喷雾干燥，可以得到石墨烯聚集体纳米粒子粉末，所述干燥是在90℃下进行的。
实施例2：
将尺寸为600＊300＊80高纯石墨的阳极、阴极板放入电解氧化槽内，阳极、阴极极板间距离为70mm。再将0.09％硫酸电解液倒入槽内，接通电源，进行电解氧化制备石墨烯聚集体溶胶，阳极、阴极板之间用塑料网隔开，有效电流密度控制在100A/m2；电源脉冲频率为60Hz；有效电压为20V；控制温度在60℃。反应200小时，石墨烯溶胶的浓度达到0.7％时，氧化反应结束，槽中的溶液即为石墨烯聚集体溶胶。将所得石墨烯聚集体溶胶进行喷雾干燥，可以得到石墨烯聚集体纳米粒子粉末，所述干燥是在150℃下进行的。
实施例3：
将尺寸为500＊250＊50高纯石墨的阳极、阴极板放入电解氧化槽内，阳极、阴极极板间距离为50mm。再将0.03％硫酸钾和0.03％盐酸电解液倒入槽内，接通电源，进行电解氧化制备石墨烯聚集体溶胶，阳极、阴极板之间用塑料网隔开，有效电流密度控制在80A/m2；电源脉冲频率为50Hz；有效电压为16V；控制温度在40℃。反应180小时，石墨烯溶胶的浓度达到0.5％时，氧化反应结束，槽中的溶液即为石墨烯聚集体溶胶。将所得石墨烯聚集体溶胶进行喷雾干燥，可以得到石墨烯聚集体纳米粒子粉末，所述干燥是在120℃下进行的。

Claims (5)

1.将均为高纯石墨的阳极、阴极板放入电解氧化槽内，再将电解液倒入槽内，接通电源，进行电解氧化制备石墨烯聚集体溶胶，其特征在于：阳极、阴极板之间用塑料网隔开，有效电流密度控制在50A/m2到100A/m2之间；电源脉冲频率为40到60Hz；有效电压为12V到20V；控制温度在10℃到60℃之间。反应150到200小时，石墨烯溶胶的浓度达到0.3-0.7％时，氧化反应结束，槽中的溶液即为石墨烯聚集体溶胶。
2.根据权利要求1所述的石墨烯聚集体溶胶制备方法，其特征在于：电解质水溶液中电解质的浓度为所述电解质水溶液总重量的0.04％到0.09％，电解质可用硫酸、盐酸、硝酸或氯化钠、硫酸钾中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的石墨烯聚集体溶胶制备方法，其特征在于：阳极、阴极极板间距离为30-70mm。
4.根据权利要求1所述的石墨烯聚集体溶胶制备方法，其特征在于：阳极、阴极极板的厚度为20到80mm，长度为300到600mm，宽度为200到300mm。
5.根据权利要求1所述的石墨烯聚集体溶胶制备方法，其特征在于：将所得石墨烯聚集体溶胶进行喷雾干燥，可以得到石墨烯聚集体纳米粒子粉末，所述干燥是在90-150℃下进行的。
CN201611158642.XA 2016-12-08 2016-12-08 一种石墨烯聚集体溶胶的制备方法 Active CN106587018B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611158642.XA CN106587018B (zh) 2016-12-08 2016-12-08 一种石墨烯聚集体溶胶的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611158642.XA CN106587018B (zh) 2016-12-08 2016-12-08 一种石墨烯聚集体溶胶的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106587018A true CN106587018A (zh) 2017-04-26
CN106587018B CN106587018B (zh) 2021-12-31

Family

ID=58801677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611158642.XA Active CN106587018B (zh) 2016-12-08 2016-12-08 一种石墨烯聚集体溶胶的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106587018B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107631972A (zh) * 2017-08-03 2018-01-26 同济大学 一种石墨烯颗粒在gcl中渗透的实验系统
CN108117065A (zh) * 2017-12-14 2018-06-05 北京化工大学 一种采用交替电流剥离制备石墨烯的方法
CN109231185A (zh) * 2018-10-24 2019-01-18 深圳大学 一种纳米碳洋葱的制备方法
CN113173814A (zh) * 2020-11-02 2021-07-27 山西大同大学 一种石墨烯-蚯蚓粪复合肥及其制备方法和应用
CN113170702A (zh) * 2020-08-18 2021-07-27 山西大同大学 一种羊肚菌多季种植方法及其应用
CN113170699A (zh) * 2020-08-18 2021-07-27 山西大同大学 一种石墨烯增效的羊肚菌培养基及其制备方法和应用

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1378975A (zh) * 2002-05-17 2002-11-13 贵州航天纳米科技有限责任公司 双石墨电极制备纳米石墨碳溶胶的方法
CN1579932A (zh) * 2003-08-12 2005-02-16 刘键 脉冲式电极法制备纳米石墨碳溶胶
CN101092237A (zh) * 2007-05-29 2007-12-26 浙江大学 双石墨电极通脉冲直流偏置电流制备纳米石墨溶胶的方法
CN103204494A (zh) * 2012-01-16 2013-07-17 中央研究院 规模化量产制造石墨烯及石墨烯氧化物的设备及其方法
CN103879998A (zh) * 2013-12-27 2014-06-25 杭州金马能源科技有限公司 一种规模化电化学高效剥离制备石墨烯的装置
CN104591855A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 刘广安 制备用于肥料的纳米碳粉的方法
CN105181660A (zh) * 2015-06-24 2015-12-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 电化学脉冲制备石墨烯荧光量子点的方法
CN105883788A (zh) * 2016-04-20 2016-08-24 江苏长海复合材料股份有限公司 一种功能化碳材料的喷雾干燥辅助制备方法
CN106185902A (zh) * 2016-07-18 2016-12-07 中国科学院兰州化学物理研究所 一种清洁氧化技术制备尺寸可控的氧化石墨烯的方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1378975A (zh) * 2002-05-17 2002-11-13 贵州航天纳米科技有限责任公司 双石墨电极制备纳米石墨碳溶胶的方法
CN1579932A (zh) * 2003-08-12 2005-02-16 刘键 脉冲式电极法制备纳米石墨碳溶胶
CN101092237A (zh) * 2007-05-29 2007-12-26 浙江大学 双石墨电极通脉冲直流偏置电流制备纳米石墨溶胶的方法
CN103204494A (zh) * 2012-01-16 2013-07-17 中央研究院 规模化量产制造石墨烯及石墨烯氧化物的设备及其方法
CN104591855A (zh) * 2013-10-31 2015-05-06 刘广安 制备用于肥料的纳米碳粉的方法
CN103879998A (zh) * 2013-12-27 2014-06-25 杭州金马能源科技有限公司 一种规模化电化学高效剥离制备石墨烯的装置
CN105181660A (zh) * 2015-06-24 2015-12-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 电化学脉冲制备石墨烯荧光量子点的方法
CN105883788A (zh) * 2016-04-20 2016-08-24 江苏长海复合材料股份有限公司 一种功能化碳材料的喷雾干燥辅助制备方法
CN106185902A (zh) * 2016-07-18 2016-12-07 中国科学院兰州化学物理研究所 一种清洁氧化技术制备尺寸可控的氧化石墨烯的方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107631972A (zh) * 2017-08-03 2018-01-26 同济大学 一种石墨烯颗粒在gcl中渗透的实验系统
CN107631972B (zh) * 2017-08-03 2019-09-27 同济大学 一种石墨烯颗粒在gcl中渗透的实验系统
CN108117065A (zh) * 2017-12-14 2018-06-05 北京化工大学 一种采用交替电流剥离制备石墨烯的方法
CN109231185A (zh) * 2018-10-24 2019-01-18 深圳大学 一种纳米碳洋葱的制备方法
CN113170702A (zh) * 2020-08-18 2021-07-27 山西大同大学 一种羊肚菌多季种植方法及其应用
CN113170699A (zh) * 2020-08-18 2021-07-27 山西大同大学 一种石墨烯增效的羊肚菌培养基及其制备方法和应用
CN113173814A (zh) * 2020-11-02 2021-07-27 山西大同大学 一种石墨烯-蚯蚓粪复合肥及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106587018B (zh) 2021-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106587018A (zh) 一种石墨烯聚集体溶胶的制备方法
Jia et al. A novel three-dimensional hierarchical NiCo2O4/Ni2P electrode for high energy asymmetric supercapacitor
Wang et al. Interwoven WSe2/CNTs hybrid network: a highly efficient and stable electrocatalyst for hydrogen evolution
CN104591855B (zh) 制备用于肥料的纳米碳粉的方法
Li et al. Structure-controlled Co-Al layered double hydroxides/reduced graphene oxide nanomaterials based on solid-phase exfoliation technique for supercapacitors
Wang et al. Microwave synthesis of three-dimensional nickel cobalt sulfide nanosheets grown on nickel foam for high-performance asymmetric supercapacitors
Wang et al. A SnO2/graphene composite as a high stability electrode for lithium ion batteries
Zhao et al. MnO2/graphene/nickel foam composite as high performance supercapacitor electrode via a facile electrochemical deposition strategy
Zhang et al. Surfactant dependent self-organization of Co 3 O 4 nanowires on Ni foam for high performance supercapacitors: from nanowire microspheres to nanowire paddy fields
Lim et al. Solvothermal synthesis of SnO2/graphene nanocomposites for supercapacitor application
Zhou et al. Efficient 3D conducting networks built by graphene sheets and carbon nanoparticles for high-performance silicon anode
Nguyen et al. Plasma-induced exfoliation provides onion-like graphene-surrounded MoS2 nanosheets for a highly efficient hydrogen evolution reaction
CN110216279B (zh) 一种过渡金属掺杂二维薄片的制备方法
US20180312983A1 (en) Electrochemical exfoliation of 2d materials
Hashimoto et al. Bipolar anodic electrochemical exfoliation of graphite powders
CN108722453A (zh) 一种用于碱性电催化析氢的磷化钼/碳复合纳米材料
Wang et al. SnO2@ reduced graphene oxide composite for high performance lithium-ion battery
CN100513309C (zh) 双石墨电极通脉冲直流偏置电流制备纳米石墨溶胶的方法
Liu et al. Using nanomaterials as building blocks for electrochemical deposition: A mini review
Ghasemi et al. Bipotential deposition of nickel–cobalt hexacyanoferrate nanostructure on graphene coated stainless steel for supercapacitors
CN103606683B (zh) 一种线团状的锗纳米材料及其制备方法
Wang et al. Electrochemical composite deposition of porous cactus-like manganese oxide/reduced graphene oxide–carbon nanotube hybrids for high-power asymmetric supercapacitors
CN104868118A (zh) 一种钠离子电池正极FePO4/Graphene复合材料制备方法
CN106801227A (zh) 一种石墨烯/金属基复合薄膜材料的制备方法
Zhao et al. Facile synthesis of Fe3O4@ C quantum dots/graphene nanocomposite with enhanced lithium-storage performance

Legal Events

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