CN107021477A - 一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括:(1)对石墨进行球磨处理,得到薄层氧化石墨干粉;任选地,(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在惰性气体保护下进行加热处理,得到薄层石墨干粉;(3)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉或步骤(2)得到的薄层石墨干粉在溶剂中进行超声剥离处理,固液分离,得到氧化石墨烯或石墨烯。所述制备方法产量高,满足批量生产的要求,同时降低制备成本,工艺简单,环境友好,工业化前景好。
Description
技术领域
本发明属于碳材料领域,涉及一种石墨烯或氧化石墨烯的制备方法,尤其涉及一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法。
背景技术
自2004年被发现以来,石墨烯作为一种新型碳质材料备受关注。它是一种完全由碳原子紧密堆积构成的单层二维蜂窝状晶格材料,具有高导电性和透光性、高导热性、高比表面积、高强度以及柔韧性等优异的性能,可望在纳米电子器件、传感器、高强度复合材料、催化材料以及储氢材料等领域获得广泛应用。然而,公开的文献资料表明,获得品质佳、产率高、产量大、纯净度高的石墨烯依然存在诸多技术问题,从而严重制约了石墨烯以及相关材料的发展与应用。
迄今为止,石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、超高真空石墨烯外延生长法、化学气相沉积法、电解法以及氧化-还原法等。但是这些方法均存在一些缺陷,机械剥离法制备石墨烯的产量低、面积小、不易操作等;外延生长法和化学气相沉积法成本高、产率低、需要高温和危险性气体,并且工艺参数不易控制;氧化-还原法虽是目前大量制备石墨烯的优选方案,但其缺点是耗时长、不环保、不安全,制得的石墨烯缺陷多,同时残留的杂质(如SO4 2-,Mn2+等)对石墨烯后续的应用存在极大的负面影响,导致其性能下降,尤其是导电性。有鉴于此,确有必要开发一种新的石墨烯制备技术,既可以解决制备过程中的安全隐患及环境污染问题,同时又能实现大批量、低成本以及工业化生产,促进石墨烯的实用化。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题,本发明提供一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述制备方法产量高,满足批量生产的要求,同时降低制备成本,工艺简单,环境友好,工业化前景好。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对石墨进行球磨处理,得到薄层氧化石墨干粉;
任选地,(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在惰性气体保护下进行加热处理,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉或步骤(2)得到的薄层石墨干粉进行超声剥离处理,固液分离,得到氧化石墨烯或石墨烯。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述方法包括干法球磨和/或湿法球磨。
作为本发明优选的技术方案,所述干法球磨的转速为100~1000rpm,如100rpm、200rpm、300rpm、400rpm、500rpm、600rpm、700rpm、800rpm、900rpm或1000rpm等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述干法球磨的时间为1~20h,如1h、2h、5h、8h、10h、12h、15h、18h或20h等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,进一步优选为2~10h。
优选地,石墨与磨球的质量比为1:(10~100),如1:10、1:20、1:30、1:40、1:50、1:60、1:70、1:80、1:90或1:100等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述湿法球磨前将石墨烯前驱体与溶剂混合。
优选地,所述溶剂包括去离子水、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮或4-丁内酯中任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:去离子水和N-甲基吡咯烷酮的组合、N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基乙酰胺的组合、N,N-二甲基乙酰胺和1,3-二甲基-2-咪唑啉酮的组合、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和4-丁内酯的组合或水、N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基乙酰胺的组合。
优选地,所述湿法球磨的转速为100~1000rpm,如100rpm、200rpm、300rpm、400rpm、500rpm、600rpm、700rpm、800rpm、900rpm或1000rpm等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述湿法球磨的时间为1~20h,如1h、2h、5h、8h、10h、12h、15h、18h或20h等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,进一步优选为2~10h。
优选地,石墨与磨球的质量比为1:(10~100),如1:10、1:20、1:30、1:40、1:50、1:60、1:70、1:80、1:90或1:100等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,石墨与溶剂的质量比为1:(0.5~2),如1:0.5、1:0.6、1:0.8、1:1.0、1:1.1、1:1.2、1:1.5、1:1.8或1:2等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,湿法球磨后对得到的薄层氧化石墨粉进行干燥处理。
优选地,所述干燥处理包括真空干燥和/或冷冻干燥。
作为本发明优选的技术方案,所述磨球包括钢球磨球、玛瑙磨球、氧化锆磨球、氧化铝磨球或氮化硅磨球中任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:钢球磨球和玛瑙磨球的组合、玛瑙磨球各氧化锆磨球的组合、氧化锆磨球和氧化铝磨球的组合、氧化铝磨球和氮化硅磨球的组合或钢球磨球、玛瑙磨球和氧化锆磨球的组合等。
如果磨球的用量过少,石墨主要存在于磨球与磨球的隙缝之间,如此以来,磨球的剪切力不能使石墨厚度减薄。然而,磨球用量过多,石墨与磨球之间的作用不充分,也不能完全减薄石墨的厚度。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述石墨包括膨胀石墨、可膨胀石墨、高取向石墨、热裂解石墨或鳞片石墨中任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:膨胀石墨和可膨胀石墨的组合、可膨胀石墨和高取向石墨的组合、高取向石墨和热裂解石墨的组合、热裂解石墨和鳞片石墨的组合或膨胀石墨、可膨胀石墨和高取向石墨的组合等。
作为本发明优选的技术方案,步骤(2)所述加热处理的温度为200~1000℃,如200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃或1000℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(2)所述加热处理的时间为1~24h,如1h、2h、5h、8h、10h、12h、15h、18h、20h、22h或24h等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(2)所述惰性气体包括氮气、氦气或氩气中任意一种或至少两种的组合,如氮气和氦气的组合、氦气和氩气的组合、氩气和氮气的组合或氮气、氦气和氩气的组合等。
作为本发明优选的技术方案,步骤(3)所述超声处理的功率为100~1000W,如100W、200W、300W、400W、500W、600W、700W、800W、900W或1000W等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(3)所述超声处理的时间为1~10h,如1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(3)所述溶剂包括去离子水、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮或4-丁内酯中任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:去离子水和N-甲基吡咯烷酮的组合、N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基乙酰胺的组合、N,N-二甲基乙酰胺和1,3-二甲基-2-咪唑啉酮的组合、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和4-丁内酯的组合或水、N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基乙酰胺的组合。
作为本发明优选的技术方案,步骤(3)所述固液分离的方法包括过滤、沉降、蒸发或离心中任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:过滤和沉降的组合、沉降和蒸发的组合、蒸发和离心的组合、离心和过滤的组合或沉降、过滤和离心的组合等,优选为离心。
优选地,所述固液分离后对得到的固体进行干燥处理。
优选地,所述干燥处理包括真空干燥和/冷冻干燥。
与现有技术方案相比,本发明至少具有以下有益效果:
(1)本发明提供的一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法主体上仅需球磨和超声两个处理过程,工艺简单;
(2)本发明提供的一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法选用的石墨以及溶剂来源十分广泛,且价格低廉,且使用常规设备就可完成工艺,成本低廉;
(3)本发明提供的一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法产品纯度高,纯度可达94%。
(4)本发明提供的一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法产物对环境十分友好,全过程为绿色生产,符合绿色环保的主题。
附图说明
图1是实施例1在超声剥离1-5h时氧化石墨烯状态图;
图2是实施例6在超声剥离1-5h时氧化石墨烯状态图;
图3是实施例11在超声剥离1-5h时氧化石墨烯状态图;
图4是实施例1制备得到的氧化石墨烯XPS图谱;
图5是实施例6制备得到的氧化石墨烯XPS图谱;
图6是实施例11制备得到的氧化石墨烯XPS图谱;
图7是实施例1制备得到的氧化石墨烯Raman图谱;
图8是实施例6制备得到的氧化石墨烯Raman图谱;
图9是实施例11制备得到氧化石墨烯Raman图谱;
图10是实施例6制备得到氧化石墨烯AFM图像;
图11是实施例11制备得到氧化石墨烯AFM图像;
图12是实施例12制备得到制备的石墨烯AFM图像。
具体实施方式
为更好地说明本发明,便于理解本发明的技术方案,本发明的典型但非限制性的实施例如下:
实施例1
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对1g鳞片石墨在转速300rpm下进行球磨处理20h,磨球采用钢球磨球(与石墨的质量比为100:1)得到薄层氧化石墨干粉;
不进行(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在惰性气体保护下进行加热处理,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在300W功率下在去离子水中进行超声剥离处理5h,离心,冷冻干燥得到氧化石墨烯。
实施例2
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对1g鳞片石墨在转速300rpm进行下球磨处理20h,磨球采用钢球磨球(与石墨的质量比为100:1)得到薄层氧化石墨干粉;
(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在氩气保护下进行500℃下加热处理10h,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(2)得到的薄层石墨干粉在300W功率下在去离子水中进行超声剥离处理5h,离心,冷冻干燥得到石墨烯。
实施例3
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对1g可膨胀石墨在转速500rpm下进行球磨处理10h,磨球采用玛瑙磨球(与石墨的质量比为80:1),得到薄层氧化石墨干粉;
不进行(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在惰性气体保护下进行加热处理,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在500W功率下在N-甲基吡咯烷酮中进行超声剥离处理2h,离心,冷冻干燥得到氧化石墨烯。
实施例4
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对1g可膨胀石墨在转速500rpm下进行球磨处理10h,磨球采用玛瑙磨球(与石墨的质量比为80:1),得到薄层氧化石墨干粉;
(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在氩气保护下800℃进行加热处理6h,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(2)得到的薄层石墨干粉在500W功率下在N-甲基吡咯烷酮中进行超声剥离处理2h,离心,冷冻干燥得到石墨烯。
实施例5
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对2g热裂解石墨在转速800rpm进行下球磨处理5h,磨球采用氧化锆磨球(与石墨的质量比为50:1),得到薄层氧化石墨干粉;
(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在氮气保护下1000℃进行加热处理1h,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(2)得到的薄层石墨干粉在200W功率下在N,N-二甲基甲酰胺中进行超声剥离处理8h,离心,冷冻干燥得到石墨烯。
实施例6
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对1g鳞片石墨与1.5g去离子水混合在转速100rpm下进行球磨处理20h,磨球采用玛瑙磨球(与石墨的质量比为100:1),离心,真空干燥,得到薄层氧化石墨干粉;
不进行(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在惰性气体保护下进行加热处理,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在500W功率下在去离子水中进行超声剥离处理2h,离心,冷冻干燥得到氧化石墨烯。
实施例7
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对1g鳞片石墨与1.5g去离子水混合在转速100rpm下进行球磨处理20h,磨球采用玛瑙磨球(与石墨的质量比为100:1),离心,冷冻干燥,得到薄层氧化石墨干粉;
(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在氩气保护下500℃进行加热处理10h,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(2)得到的薄层石墨干粉在500W功率下在去离子水中进行超声剥离处理2h,离心,冷冻干燥得到石墨烯。
实施例8
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对1g可膨胀石墨与0.5g N-甲基吡咯烷酮混合在转速500rpm下进行球磨处理10h,磨球采用玛瑙磨球(与石墨的质量比为80:1),离心,冷冻干燥,得到薄层氧化石墨干粉;
不进行(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在惰性气体保护下进行加热处理,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在500W功率下在N-甲基吡咯烷酮中进行超声剥离处理2h,离心,冷冻干燥得到氧化石墨烯。
实施例9
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对1g可膨胀石墨与0.5g N-甲基吡咯烷酮混合在转速500rpm下进行球磨处理10h,磨球采用玛瑙磨球(与石墨的质量比为80:1),离心,冷冻干燥,得到薄层氧化石墨干粉;
(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在氩气保护下800℃进行加热处理5h,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(2)得到的薄层石墨干粉在500W功率下在N-甲基吡咯烷酮中进行超声剥离处理2h,离心,冷冻干燥得到石墨烯。
实施例10
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对2g热裂解石墨与4g N,N-二甲基甲酰胺在转速800rpm进行下球磨处理5h,磨球采用氧化锆磨球(与石墨的质量比为10:1),离心,冷冻干燥,得到薄层氧化石墨干粉;
(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在氮气保护下1000℃进行加热处理1h,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(2)得到的薄层石墨干粉在100W功率下在N,N-二甲基甲酰胺中进行超声剥离处理10h,离心,冷冻干燥得到石墨烯。
实施例11
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对1g鳞片石墨在转速100rpm下进行球磨处理10h,再加入1.5g去离子水混合在转速100rpm下进行球磨处理10h,磨球采用玛瑙磨球(与石墨的质量比为100:1),离心,真空干燥,得到薄层氧化石墨干粉;
不进行(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在惰性气体保护下进行加热处理,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在500W功率下在去离子水中进行超声剥离处理2h,离心,冷冻干燥得到氧化石墨烯。
实施例12
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对1g鳞片石墨在转速100rpm下进行球磨处理10h,再加入1.5g去离子水混合在转速100rpm下进行球磨处理10h,磨球采用玛瑙磨球(与石墨的质量比为100:1),离心,真空干燥,得到薄层氧化石墨干粉;
(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在氩气保护下进行500℃加热处理10h,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(2)得到的薄层石墨干粉在500W功率下在去离子水中进行超声剥离处理2h,离心,冷冻干燥得到石墨烯。
实施例13
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对1g可膨胀石墨在转速500rpm下进行球磨处理5h,在加入0.5g N-甲基吡咯烷酮混合在转速500rpm下进行球磨处理5h,磨球采用玛瑙磨球(与石墨的质量比为80:1),离心,冷冻干燥,得到薄层氧化石墨干粉;
不进行(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在惰性气体保护下进行加热处理,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在500W功率下在N-甲基吡咯烷酮中进行超声剥离处理2h,离心,冷冻干燥得到氧化石墨烯。
实施例14
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对1g可膨胀石墨在转速500rpm下进行球磨处理5h,在加入0.5g N-甲基吡咯烷酮混合在转速500rpm下进行球磨处理5h,磨球采用玛瑙磨球(与石墨的质量比为80:1),离心,冷冻干燥,得到薄层氧化石墨干粉;
(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在氮气保护下进行200℃加热处理24h,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(2)得到的薄层石墨干粉在500W功率下在N-甲基吡咯烷酮中进行超声剥离处理2h,离心,冷冻干燥得到石墨烯。
实施例15
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法包括以下步骤:
(1)对2g热裂解石墨在转速800rpm进行下球磨处理3h,再加入4g N,N-二甲基甲酰胺在转速800rpm进行下球磨处理2h,磨球采用氧化锆磨球(与石墨的质量比为50:1),离心,冷冻干燥,得到薄层氧化石墨干粉;
(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在氮气保护下1000℃进行加热处理1h,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(2)得到的薄层石墨干粉在200W功率下在N,N-二甲基甲酰胺中进行超声剥离处理8h,离心,冷冻干燥得到石墨烯。
对比例1
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法除了步骤(1)石墨与磨球的质量比为1:5外其他条件均与实施例1相同。
对比例2
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法除了步骤(1)石墨与磨球的质量比为1:200外其他条件均与实施例1相同。
对比例3
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法除了步骤(3)超声剥离的功率为50W外,其他条件均与实施例1相同。
对比例4
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法除了步骤(3)超声剥离的功率为2000W外,其他条件均与实施例1相同。
对比例5
一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,所述方法除了步骤(3)超声剥离处理的时间为20h外,其他条件均与实施例1相同。
实施例1-15以及对比例1-5制备得到的氧化石墨烯或石墨烯的纯度见表1所示。
表1
项目 | 纯度/% | 项目 | 纯度/% |
实施例1 | ~90% | 实施例11 | ~88% |
实施例2 | ~91% | 实施例12 | ~90% |
实施例3 | ~92% | 实施例13 | ~85% |
实施例4 | ~90% | 实施例14 | ~88% |
实施例5 | ~93% | 实施例15 | ~89% |
实施例6 | ~92% | 对比例1 | ~60% |
实施例7 | ~94% | 对比例2 | ~85% |
实施例8 | ~85% | 对比例3 | ~56% |
实施例9 | ~88% | 对比例4 | ~85% |
实施例10 | ~86% | 对比例5 | ~86% |
根据表1可以看出,实施例1-15所制备得到的石墨烯和氧化石墨烯的纯度可达到85%以上,控制条件更可达到94%以上。对比例1与实施例1相比磨球与石墨的质量比过低,而对比例2与实施例1相比磨球与石墨的质量比过高,均导致石墨烯或氧化石墨烯的厚度减少不够充分,导致纯度分别为65%和85%,纯度要低于实施例1。对比例3超声频率低于限定的最小超声频率100W,对比例4超声频率高于限定的最大值1000W,当超声频率过低时石墨烯的纯度明显下降,仅为56%;而当超声频率过高时,反而增大了本就剥离的石墨烯的碰撞概率,导致石墨烯发生复合或形变,从而降低了石墨烯的纯度,石墨烯纯度与实施例1相比下降至85%。对比例5的超声时间为20h,要高于实施例1的5h,同样在超声剥离充分的情况下,延长超声时间会导致本就剥离的石墨烯的碰撞概率提高,导致石墨烯发生复合或形变,纯度对比于实施例1下降至86%。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征,但本发明并不局限于上述详细结构特征,即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种宏量制备石墨烯以及氧化石墨烯的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)对石墨进行球磨处理,得到薄层氧化石墨干粉;
任选地,(2)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉在惰性气体保护下进行加热处理,得到薄层石墨干粉;
(3)对步骤(1)得到的薄层氧化石墨干粉或步骤(2)得到的薄层石墨干粉在溶剂中进行超声剥离处理,固液分离,得到氧化石墨烯或石墨烯。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述方法包括干法球磨和/或湿法球磨。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述干法球磨的转速为100~1000rpm;
优选地,所述干法球磨的时间为1~20h,进一步优选为2~10h;
优选地,石墨与磨球的质量比为1:(10~100)。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述湿法球磨前将石墨烯前驱体与溶剂混合;
优选地,所述溶剂包括去离子水、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮或4-丁内酯中任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述湿法球磨的转速为100~1000rpm;
优选地,所述湿法球磨的时间为1~20h,进一步优选为2~10h;
优选地,石墨与磨球的质量比为1:(10~100);
优选地,石墨与溶剂的质量比为1:(0.5~2)。
5.根据权利要去4所述的制备方法,其特征在于,湿法球磨后对得到的薄层氧化石墨粉进行干燥处理;
优选地,所述干燥处理包括真空干燥和/或冷冻干燥。
6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法,其特征在于,所述磨球包括钢球磨球、玛瑙磨球、氧化锆磨球、氧化铝磨球或者氮化硅磨球中任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述石墨包括膨胀石墨、可膨胀石墨、高取向石墨、热裂解石墨或鳞片石墨中任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述加热处理的温度为200~1000℃;
优选地,步骤(2)所述加热处理的时间为1~24h;
优选地,步骤(2)所述惰性气体包括氮气、氦气或氩气中任意一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述超声处理的功率为100~1000W;
优选地,步骤(3)所述超声处理的时间为1~10h;
优选地,步骤(3)所述溶剂包括离子水、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮或4-丁内酯中任意一种或至少两种的组合。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述固液分离的方法包括过滤、沉降、蒸发或离心中任意一种或至少两种的组合,优选为离心;
优选地,步骤(3)所述固液分离后对得到的固体进行干燥处理;
优选地,所述干燥处理包括真空干燥和/冷冻干燥。
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