CN108046242A - 一种孔状石墨烯的制备方法 - Google Patents
一种孔状石墨烯的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108046242A CN108046242A CN201711380455.0A CN201711380455A CN108046242A CN 108046242 A CN108046242 A CN 108046242A CN 201711380455 A CN201711380455 A CN 201711380455A CN 108046242 A CN108046242 A CN 108046242A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- poroid
- deionized water
- poroid graphene
- 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.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 158
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 106
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 91
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 62
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 62
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 50
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 24
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims abstract description 23
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 11
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 11
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 claims description 2
- DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dimethylhydrazine Chemical compound CNNC DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 claims description 2
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 claims description 2
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 150000003233 pyrroles Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 2
- HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K trisodium citrate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229940038773 trisodium citrate Drugs 0.000 claims description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims 2
- OQVYMXCRDHDTTH-UHFFFAOYSA-N 4-(diethoxyphosphorylmethyl)-2-[4-(diethoxyphosphorylmethyl)pyridin-2-yl]pyridine Chemical compound CCOP(=O)(OCC)CC1=CC=NC(C=2N=CC=C(CP(=O)(OCC)OCC)C=2)=C1 OQVYMXCRDHDTTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 28
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 27
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 11
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 11
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- GDSOZVZXVXTJMI-SNAWJCMRSA-N (e)-1-methylbut-1-ene-1,2,4-tricarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C(/C)=C(C(O)=O)\CCC(O)=O GDSOZVZXVXTJMI-SNAWJCMRSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000013086 organic photovoltaic Methods 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2204/00—Structure or properties of graphene
- C01B2204/20—Graphene characterized by its properties
- C01B2204/32—Size or surface area
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了一种孔状石墨烯的制备方法，属于石墨烯及制备技术领域。本发明所述方法为：以石墨、硝酸钠、强酸、氧化剂、双氧水为原料制备氧化石墨粉末；取一定量的氧化石墨溶于去离子水中，然后加入强碱水溶液并超声1～3 h，加去离子水离心分离取上浊液，得到孔状氧化石墨烯水溶液。按一定比例上浊液与还原剂混合，超声1～2 h，经离心分离、干燥，便得到孔状石墨烯；本发明制备的孔状石墨烯稳定性好、使用的设备、工艺简单、安全可靠、便于操作、原料廉价。
Description
技术领域
本发明涉及一种孔状石墨烯的制备方法，属于石墨烯及制备技术领域。
背景技术
石墨烯是一种二维蜂巢状六元环的碳纳米材料，自2004年由英国曼彻斯特大学安德烈·K·海姆（A.K.Geim）制备出单层石墨烯以来，受到了科学界和工业界的广泛关注。因其具有许多优良性质，如好的热导率（5000 W·m-1·K-1），很大的杨式模量（1.0 TPa）和力学性能（1060 GPa）；石墨烯的理论比表面积达到2600 m2/g；在室温下，电子迁移率高达15000 cm2/(V·s)，所以石墨烯可应用在电子运输和电子学领域。用在锂离子电池中，与阳极材料形成复合物，可以大大提高电池的电容性，还可以应用于超级电容器、有机光伏材料、电子场发射体、超灵敏的电容器、透明导电片等方面。目前国内外制备石墨烯的方法很多，主要有微机剥离法、化学剥离法、电弧法、SiC外延生长法、化学气相沉淀法（CVD）、氧化还原法。
孔状石墨烯，又称石墨烯筛，其结构中的孔是碳原子从晶格中被移除或者转移到表面而留下的空位，其本身是一种缺陷。孔状石墨烯除了具有石墨烯的优良性能外，还具有其它优异的性质，如可提高物质运输的效率；孔的引入有效地打开了石墨烯的能带隙，促进了石墨烯在电子器件领域的应用；具有支撑缓解内部应力的作用，可用于锂离子电池；内部空洞利于导热和导电，可用于导热材料和太阳能电池领域。目前制备孔状石墨烯的方法有：（1）光刻法：光刻技术是指利用高能电子束、离子束或者光子束等对石墨烯（Gr）刻蚀，诱发表面碳原子的移除、氧化或者降解，整个过程只需要数秒至数十秒；（2）催化刻蚀法：受碳原子排列结构的影响，Gr表面呈惰性，普通条件下很难与其他物质反应，但是在一定温度下，借助催化剂的作用，可以使特定位置的碳原子被移除，形成气体溢出，在表面产生孔隙。（3）化学气相沉积法：CVD法被认为是合成无缺陷大尺寸Gr的理想方法，但在一些电子器件领域，连续生长的Gr应用受到限制，因此需要将Gr图案化。（4）碳热还原法：碳热还原法是将碳作为还原剂，还原金属氧化物得到金属单质，而碳原子本身在还原过程中被刻蚀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种孔状石墨烯的制备方法，使得孔状石墨烯的制备设备简单、操作简单、安全可靠、成本低廉，制备的孔状石墨烯稳定性好、比表面积大；为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案。
一种孔状石墨烯的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）氧化石墨的制备：按石墨、硝酸钠、强酸、氧化剂、双氧水的配比为1～10g:0.5～5g:23～230mL:3～30g:3～30mL的比例将石墨与硝酸钠依次加入强酸中在2～5℃水浴中混合均匀，然后升高水温至20～35℃，在升温过程中加入氧化剂并反应3～96 h，再升温至80～98℃同时加入离子水并反应20～60min，之后加入双氧水除去未反应的氧化剂，加入去离子水静置一段时间，生成沉淀用盐酸和去离子水交替清洗三次，干燥后研磨得到氧化石墨粉末；
（2）孔状氧化石墨烯的制备：按氧化石墨、去离子水配比为1 g:100 mL~200 mL的比例取步骤（1）得到的氧化石墨粉末溶于去离子水中，然后按氧化石墨与强碱溶液配比为1 g:25～250 mL的比例加入强碱溶液并超声1～3 h，加去离子水离心分离取上清液，得到孔状氧化石墨烯水溶液；
（3）孔状石墨烯的制备：按上浊液与还原剂体积比为4:1～2:1的比例将步骤（2）中上浊液与还原剂混合并超声1～3 h，经离心分离、干燥后得到孔状石墨烯。
优选的，本发明步骤（1）中的强酸为：浓硫酸、浓硝酸或为二者的混合物。
优选的，本发明步骤（1）中强氧化剂为高锰酸钾、高氯酸、硝酸钾中的一种或几种按任意比例混合的混合物。
优选的，本发明步骤（1）中干燥温度为40～60℃，干燥时间为24～48 h。
优选的，本发明步骤（2）中的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种，强碱溶液的浓度为4～10 mol/L。
优选的，本发明步骤（3）中还原剂为吡咯、乙二胺、联胺、肼、二甲肼、水合肼、抗坏血酸、柠檬酸三钠中的一种或两种混合物，其中，上浊液与还原剂的体积比为4:1～2:1。
在没有特别说明的情况下，本发明所有百分比均为质量百分比。
本发明的有益效果：
（1）本发明采用改进的Hummers法来制备氧化石墨，使得步骤更加简单，制备的氧化石墨品质更高，为接下来制备孔状石墨烯提供了高质量的原材料。
（2）提供的制备方法能够有效获得孔状石墨烯；主要采用碱溶液中超声的方法获得孔状石墨烯，这种方法不仅将氧化石墨烯薄片从氧化石墨上剥离下来，同时，利用了强碱对碳材料的活化作用，大大提高了石墨烯的成孔效率。
（3）制备孔状石墨烯有效地提高了石墨烯的比表面积、增强了石墨烯的导电、导热性能，因此在太阳能电池、锂离子电池、金属空气电池催化剂和超级电容器等领域具有广阔的应用前景。
（4）在制备孔状石墨烯过程中所需温度低、原料便宜、操作简单，使得该方法操作安全、成本低廉、易于实现规模化生产。
附图说明
图1为实施例1孔状氧化石墨烯的透射电子显微镜图；
图2为实施例1孔状石墨烯的透射电子显微镜图；
图3为实施例2 孔状氧化石墨烯的透射电子显微镜图；
图4 为实施例4孔状氧化石墨烯的透射电子显微镜图；
图5 为实施例5孔状氧化石墨烯的透射电子显微镜图；
图6为实施例6孔状氧化石墨烯的透射电子显微镜图；
图7 为实施例8孔状氧化石墨烯的透射电子显微镜图；
图8为无孔石墨烯的等温吸附曲线，计算得比表面积为258 m2/g；
图9为实施例1孔状石墨烯的等温吸附曲线，计算得比表面积为425 m2/g；
图10为实施例1孔状石墨烯的拉曼表征图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
（1）氧化石墨的制备：按石墨、硝酸钠、浓硫酸(95%)、高锰酸钾、双氧水的配比=1 g:0.5g:23 mL:3g:3 mL。将石墨与硝酸钠依次加入浓硫酸中在2℃水浴中混合均匀，然后升高水温至35 ℃，在升温过程中加入3 g高锰酸钾并反应3 h，再升温至80 ℃同时加入去离子水并反应30 min，之后加入3 mL双氧水除去未反应的高锰酸钾，加入去离子水静置16 h，最后用盐酸与去离子水交替清洗三次，在40℃下干燥48 h得到氧化石墨粉末。
（2）孔状氧化石墨烯的制备：按石墨、去离子水配比=1 g:100 mL，取（1）中氧化石墨溶于去离子水中，然后加入25 mL、6 mol/L氢氧化钠溶液并超声3 h，加入去离子水，离心分离取上浊液，得到孔状氧化石墨烯水溶液。
（3）孔状石墨烯的制备：按4:1的体积比将（2）中上浊液与还原剂混合并超声2 h，经离心分离、干燥，得到孔状石墨烯。
由图1与2的透射电镜所示，制备的氧化石墨烯与石墨烯片层均含有大量的孔。 同时，由图9所示制备的孔状石墨烯具有较大的比表面积；又由图10孔状石墨烯的拉曼光谱图看出，制备的孔状石墨烯具有较大的缺陷，这是石墨烯片层大量的孔造成的。
实施例2
（1）氧化石墨的制备：按石墨、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水的配比=1 g:0.5 g:23mL(95%):3 g:3 mL。
将石墨与硝酸钠依次加入浓硫酸中在2 ℃水浴中混合均匀，然后升高水温至35℃，在升温过程中加入3g高锰酸钾并反应3 h，再升温至80 ℃同时加入去离子水并反应30min，之后加入3mL双氧水除去未反应的高锰酸钾，加入去离子水静置16 h，最后用盐酸与去离子水交替清洗三次，在40 ℃下干燥48 h得到氧化石墨粉末。
（2）孔状氧化石墨烯的制备：按石墨、去离子水配比=1 g:100 mL，取（1）中氧化石墨溶于去离子水中，然后加入25 mL、4 mol/L氢氧化钠溶液并超声3 h，加入去离子水，离心分离取上浊液，得到孔状氧化石墨烯水溶液。
（3）孔状石墨烯的制备：按4:1的体积比将（2）中上浊液与还原剂混合并超声2 h，经离心分离、干燥，得到孔状石墨烯。
由图3透射电镜所示，制备出孔状氧化石墨烯。
实施例3
（1）氧化石墨的制备：按石墨、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水的配比=1 g:0.5 g:23mL(95%):3 g:3 mL。
将石墨与硝酸钠依次加入浓硫酸中在2 ℃水浴中混合均匀，然后升高水温至35℃，在升温过程中加入3 g高锰酸钾并反应3 h，再升温至80 ℃同时加入去离子水并反应30min，之后加入3 mL双氧水除去未反应的高锰酸钾，加入去离子水静置16 h，最后用盐酸与去离子水交替清洗三次，在40 ℃下干燥48 h得到氧化石墨粉末。
（2）孔状氧化石墨烯的制备：按石墨、去离子水配比=1 g:100 mL，取（1）中氧化石墨溶于去离子水中，然后加入25 mL、10 mol/L氢氧化钠溶液并超声3 h，加入去离子水，离心分离取上浊液，得到孔状氧化石墨烯水溶液。
（3）孔状石墨烯的制备：按4:1的体积比将（2）中上浊液与还原剂混合并超声2 h，经离心分离、干燥，得到孔状石墨烯。
实施例4
（1）氧化石墨的制备：按石墨、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水的配比=1 g:0.5 g:23mL(95%):3 g:3 mL。
将石墨与硝酸钠依次加入浓硫酸中在2 ℃水浴中混合均匀，然后升高水温至35℃，在升温过程中加入3 g高锰酸钾并反应3 h，再升温至80 ℃同时加入去离子水并反应30min，之后加入3 mL双氧水除去未反应的高锰酸钾，加入去离子水静16 h，最后用盐酸与去离子水交替清洗三次，在40 ℃下干燥48 h得到氧化石墨粉末。
（2）孔状氧化石墨烯的制备：按石墨、去离子水配比=1 g:100 mL，取（1）中氧化石墨溶于去离子水中，然后加入25 mL、6 mol/L氢氧化钠溶液并超声3 h，加入去离子水，离心分离取上浊液，得到孔状氧化石墨烯水溶液。
（3）孔状石墨烯的制备：按4:1的体积比将（2）中上浊液与还原剂混合并超声2 h，经离心分离、干燥，得到孔状石墨烯。
由图4透射电镜所示，制备出孔状氧化石墨烯。
实施例5
（1）氧化石墨的制备：按石墨、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水的配比=1 g:0.5 g:23mL(95%):3 g:3 mL。
将石墨与硝酸钠依次加入浓硫酸中在2 ℃水浴中混合均匀，然后升高水温至35℃，在升温过程中加入3 g高锰酸钾并反应3 h，再升温至80 ℃同时加入去离子水并反应30min，之后加入3 mL双氧水除去未反应的高锰酸钾，加入去离子水静置16 h，最后用盐酸与去离子水交替清洗三次，在40 ℃下干燥48 h得到氧化石墨粉末。
（2）孔状氧化石墨烯的制备：按石墨、去离子水配比=1 g:100 mL，取（1）中氧化石墨溶于去离子水中，然后加入25 mL、6 mol/L氢氧化钠溶液并超声3 h，加入去离子水，离心分离取上浊液，得到孔状氧化石墨烯水溶液。
（3）孔状石墨烯的制备：按4:1的体积比将（2）中上浊液与还原剂混合并超声2 h，经离心分离、干燥，得到孔状石墨烯。
由图5透射电镜所示，制备出孔状氧化石墨烯。
实施例6
（1）氧化石墨的制备：按石墨、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水的配比=1 g:0.5 g:23mL(95%):3 g:3 mL。
将石墨与硝酸钠依次加入浓硫酸中在2 ℃水浴中混合均匀，然后升高水温至35℃，在升温过程中加入3 g高锰酸钾并反应3 h，再升温至80 ℃同时加入去离子水并反应30min，之后加入3 mL双氧水除去未反应的高锰酸钾，加入去离子水静置16 h，最后用盐酸与去离子水交替清洗三次，在40 ℃下干燥48 h得到氧化石墨粉末。
（2）孔状氧化石墨烯的制备：按石墨、去离子水配比=1 g:100 mL，取（1）中氧化石墨溶于去离子水中，然后加入25 mL、6 mol/L氢氧化钾溶液并超声3 h，加入去离子水，离心分离取上浊液，得到孔状氧化石墨烯水溶液。
（3）孔状石墨烯的制备：按4:1的体积比将（2）中上浊液与还原剂混合并超声2 h，经离心分离、干燥，得到孔状石墨烯。
由图6透射电镜所示，制备出孔状氧化石墨烯。
实施例7
（1）氧化石墨的制备：按石墨、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水的配比=10 g:5 g:230mL(95%):30 g:30 mL。
将石墨与硝酸钠依次加入浓硫酸中在0 ℃水浴中混合均匀，然后升高水温至35℃，在升温过程中加入30 g高锰酸钾并反应3 h，再升温至80 ℃同时加入去离子水并反应30 min，之后加入30 mL双氧水除去未反应的高锰酸钾，加入去离子水静置16 h，最后用盐酸与去离子水交替清洗三次，在40 ℃下干燥48 h得到氧化石墨粉末。
（2）孔状氧化石墨烯的制备：按石墨、去离子水配比=1 g:100 mL，取（1）中氧化石墨溶于去离子水中，然后加入250 mL、6 mol/L氢氧化钠溶液并超声3 h，加入去离子水离心分离取上浊液，得到孔状氧化石墨烯水溶液。
（3）孔状石墨烯的制备：按4:1的体积比将（2）中上浊液与还原剂混合并超声2 h，经离心分离、干燥，得到孔状石墨烯。
实施例8
（1）氧化石墨的制备：按石墨、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水的配比=5 g:2.5 g:115 mL(95%):15 g:15 mL。
将石墨与硝酸钠依次加入浓硫酸中在5 ℃水浴中混合均匀，然后升高水温至35℃，在升温过程中加入15 g高锰酸钾并反应96 h，再升温至80 ℃同时加入去离子水并反应30 min，之后加入15 mL双氧水除去未反应的高锰酸钾，加入去离子水静置16h，最后用盐酸与去离子水交替清洗三次，在60 ℃下干燥24h得到氧化石墨粉末。
（2）孔状氧化石墨烯的制备：按石墨、去离子水配比=1 g:200 mL，取（1）中氧化石墨溶于去离子水中，然后加入125 mL、6 mol/L氢氧化钠溶液并超声3 h，加入去离子水离心分离取上浊液，得到孔状氧化石墨烯水溶液。
（3）孔状石墨烯的制备：按2:1的体积比将（2）中上浊液与还原剂混合并超声2 h，经离心分离、干燥，得到孔状石墨烯。
由图7透射电镜所示，制备出孔状氧化石墨烯。
实施例9
（1）氧化石墨的制备：按石墨、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、双氧水的配比=5 g:2.5 g:115 mL(95%):15 g:15 mL。
将石墨与硝酸钠依次加入浓硫酸中在3 ℃水浴中混合均匀，然后升高水温至30℃，在升温过程中加入15 g高锰酸钾并反应96 h，再升温至90 ℃同时加入去离子水并反应30 min，之后加入15 mL双氧水除去未反应的高锰酸钾，加入去离子水静置16 h，最后用盐酸与去离子水交替清洗三次，在60 ℃下干燥24 h得到氧化石墨粉末。
（2）孔状氧化石墨烯的制备：按石墨、去离子水配比=1 g:150 mL，取（1）中氧化石墨溶于去离子水中，然后加入125 mL、6 mol/L氢氧化钠溶液并超声3 h，加入去离子水离心分离取上浊液，得到孔状氧化石墨烯水溶液。
（3）孔状石墨烯的制备：按3:1的体积比将（2）中上浊液与还原剂混合并超声2 h，经离心分离、干燥，得到孔状石墨烯。
Claims (6)
1.一种孔状石墨烯的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
（1）氧化石墨的制备：按石墨、硝酸钠、强酸、氧化剂、双氧水的配比为1～10g:0.5～5g:23～230mL:3～30g:3～30mL的比例将石墨与硝酸钠依次加入强酸中在2～5℃水浴中混合均匀，然后升高水温至20～35℃，在升温过程中加入氧化剂并反应3～96 h，再升温至80～98℃同时加入离子水并反应20～60min，之后加入双氧水除去未反应的氧化剂，加入去离子水静置一段时间，生成沉淀用盐酸和去离子水交替清洗三次，干燥后研磨得到氧化石墨粉末；
（2）孔状氧化石墨烯的制备：按氧化石墨、去离子水配比为1 g:100 mL~200 mL的比例取步骤（1）得到的氧化石墨粉末溶于去离子水中，然后按氧化石墨与强碱溶液配比为1 g:25～250 mL的比例加入强碱溶液并超声1～3 h，加去离子水离心分离取上清液，得到孔状氧化石墨烯水溶液；
（3）孔状石墨烯的制备：按上浊液与还原剂体积比为4:1～2:1的比例将步骤（2）中上浊液与还原剂混合并超声1～3 h，经离心分离、干燥后得到孔状石墨烯。
2.根据权利要求1所述孔状石墨烯的制备方法，其特征在于：步骤（1）中的强酸为：浓硫酸、浓硝酸或为二者的混合物。
3.根据权利要求1所述孔状石墨烯的制备方法，其特征在于：步骤（1）中强氧化剂为高锰酸钾、高氯酸、硝酸钾中的一种或几种按任意比例混合的混合物。
4.根据权利要求1所述制备孔状石墨烯的方法，其特征在于：所述步骤（1）中干燥温度为40～60℃，干燥时间为24～48 h。
5.根据权利要求1所种制备孔状石墨烯的方法，其特征在于：步骤（2）中的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种，强碱溶液的浓度为4～10 mol/L。
6.根据权利要求1所述制备孔状石墨烯的方法，其特征在于：步骤（3）中还原剂为吡咯、乙二胺、联胺、肼、二甲肼、水合肼、抗坏血酸、柠檬酸三钠中的一种或两种混合物，其中，上浊液与还原剂的体积比为4:1～2:1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711380455.0A CN108046242A (zh) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 一种孔状石墨烯的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711380455.0A CN108046242A (zh) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 一种孔状石墨烯的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108046242A true CN108046242A (zh) | 2018-05-18 |
Family
ID=62130207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711380455.0A Pending CN108046242A (zh) | 2017-12-20 | 2017-12-20 | 一种孔状石墨烯的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108046242A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108929457A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-12-04 | 董小琳 | 一种tpu防水透气膜及其制备方法 |
| CN110903506A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种树枝状大分子增强的带孔氧化石墨烯纸的制备方法 |
| CN111204753A (zh) * | 2020-02-12 | 2020-05-29 | 西安工程大学 | 一种剥离氧化石墨制备氧化石墨烯的方法 |
| CN112916034A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-06-08 | 北京师范大学 | 一种用于再生水中内毒素净化的石墨烯筛光催化剂 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102923698A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-02-13 | 中南大学 | 一种超级电容器用三维多孔石墨烯的制备方法 |
| CN103420365A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-12-04 | 吴江市华诚电子有限公司 | 一种制备石墨烯的方法 |
| CN103482612A (zh) * | 2013-08-30 | 2014-01-01 | 西北工业大学 | 一种还原氧化石墨制备石墨烯的方法 |
| CN103910354A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-07-09 | 复旦大学 | 一种规模化水相制备石墨烯的方法 |
| CN104386678A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-04 | 安徽工业大学 | 一种石墨烯的制备方法 |
| CN105565305A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-05-11 | 宁国市龙晟柔性储能材料科技有限公司 | 利用绿色还原剂制备石墨烯的方法 |
-
2017
- 2017-12-20 CN CN201711380455.0A patent/CN108046242A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102923698A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-02-13 | 中南大学 | 一种超级电容器用三维多孔石墨烯的制备方法 |
| CN103420365A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-12-04 | 吴江市华诚电子有限公司 | 一种制备石墨烯的方法 |
| CN103482612A (zh) * | 2013-08-30 | 2014-01-01 | 西北工业大学 | 一种还原氧化石墨制备石墨烯的方法 |
| CN103910354A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-07-09 | 复旦大学 | 一种规模化水相制备石墨烯的方法 |
| CN104386678A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-04 | 安徽工业大学 | 一种石墨烯的制备方法 |
| CN105565305A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-05-11 | 宁国市龙晟柔性储能材料科技有限公司 | 利用绿色还原剂制备石墨烯的方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108929457A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-12-04 | 董小琳 | 一种tpu防水透气膜及其制备方法 |
| CN110903506A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种树枝状大分子增强的带孔氧化石墨烯纸的制备方法 |
| CN111204753A (zh) * | 2020-02-12 | 2020-05-29 | 西安工程大学 | 一种剥离氧化石墨制备氧化石墨烯的方法 |
| CN112916034A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-06-08 | 北京师范大学 | 一种用于再生水中内毒素净化的石墨烯筛光催化剂 |
| CN112916034B (zh) * | 2020-12-08 | 2021-12-07 | 北京师范大学 | 一种用于再生水中内毒素净化的石墨烯筛光催化剂 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102807213B (zh) | 电化学制备石墨烯的方法 | |
| Gao et al. | Honeysuckles-derived porous nitrogen, sulfur, dual-doped carbon as high-performance metal-free oxygen electroreduction catalyst | |
| Saroja et al. | Facile synthesis of heteroatom doped and undoped graphene quantum dots as active materials for reversible lithium and sodium ions storage | |
| CN102757036B (zh) | 多孔石墨烯的制备方法 | |
| CN102757038B (zh) | 一种制备石墨烯的方法 | |
| CN108046242A (zh) | 一种孔状石墨烯的制备方法 | |
| CN105293483B (zh) | 一种原位制备过渡金属掺杂多孔石墨烯的方法 | |
| Zhu et al. | 1D/2D nitrogen-doped carbon nanorod arrays/ultrathin carbon nanosheets: outstanding catalysts for the highly efficient electroreduction of CO 2 to CO | |
| CN104071784B (zh) | 利用氧化石墨烯还原制备石墨烯的方法 | |
| CN102530911B (zh) | 氟化石墨烯的制备方法 | |
| CN108285139B (zh) | 一种氮掺杂石墨烯碳材料的制备方法和应用 | |
| CN102320598A (zh) | 一种石墨烯的制备方法 | |
| CN106602012A (zh) | 一种柔性薄膜电极及其制备方法和应用 | |
| CN104045077A (zh) | 一种石墨烯三维分级多孔炭材料及制备方法 | |
| CN106744894B (zh) | 一种石墨烯粉体的制备方法 | |
| WO2012145911A1 (zh) | 一种制备石墨烯的方法 | |
| CN103613093B (zh) | 一种用氢气还原制备石墨烯的方法 | |
| Younis et al. | Noble metal-free two dimensional carbon-based electrocatalysts for water splitting | |
| WO2015081663A1 (zh) | 一种固相裂解法制备氮杂石墨烯和纳米金属石墨烯的方法 | |
| CN103570007A (zh) | 一种氧化石墨的制备方法 | |
| Hu et al. | Remove the–F terminal groups on Ti3C2Tx by reaction with sodium metal to enhance pseudocapacitance | |
| CN103626163A (zh) | 石墨烯的制备方法 | |
| Feng et al. | Graphene family for hydrogen peroxide production in electrochemical system | |
| CN105789628B (zh) | 一种氮杂石墨烯和二氧化锰杂化气凝胶及其制备方法和用途 | |
| Li et al. | Electrocatalytic transformation of oxygen to hydroxyl radicals via three-electron pathway using nitrogen-doped carbon nanotube-encapsulated nickel nanocatalysts for effective organic decontamination |
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 |