CN110683537A - 一种分离纯化氧化石墨烯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于氧化石墨烯的制备技术领域，具体为一种简单快速高效分离纯化氧化石墨烯的方法。本发明方法包括：氧化石墨烯粗产物混合溶液的制备；清洗分离纯化氧化石墨烯粗产物混合溶液等；其中，清洗分离纯化过程中三乙胺的引入起到至关重要的作用，可以调节溶液的pH值同时可使产物迅速沉淀，过滤分离干燥后即可得到高纯度的产物，极大提高的制备的效率，缩短了制备的时间，避开了以往繁琐复杂的清洗过程。另外，由本发明方法纯化得到的氧化石墨烯具有非常高的分散稳定性。本发明方法为高纯度氧化石墨烯的制备提供了一种新的快速高效的分离制备途径。

Description

一种分离纯化氧化石墨烯的方法
技术领域
本发明属于氧化石墨烯制备技术领域，具体涉及一种分离纯化氧化石墨烯的方法。
背景技术
氧化石墨烯由于其在催化、医药、电子、传感、能源或其它领域具有广泛的应用前景，受到广泛的关注。一般通过石墨烯的直接氧化获得氧化石墨烯粗产物，经过纯化分离后得到纯的氧化石墨烯。然而在氧化石墨烯粗产物的制备过程中会用到，如硫酸(H2SO4)、硝酸钠(NaNO3)、高锰酸钾(KMnO4)和双氧水(H2O2)等化学药品试剂，这给粗产物的分离纯化带来了一定困难和挑战。目前为止，多种分离清洗纯化的方法以有报道，但这些方法都比较繁杂耗时，最主要的就是面临沉淀分离困难的问题，需要多次重复沉淀分离，极大提高了生产的成本。因此，如何对氧化石墨烯粗产物进行简单快速高效的分离纯化是关键问题所在。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单、快速、高效分离纯化氧化石墨烯的方法。
本发明提供的简单快速高效分离纯化氧化石墨烯的法，具体步骤如下：
（1）将氧化石墨烯粗产物溶于去离子水或含10% HCl的去离子水中，配置成0.1~0.7g/ml的混合溶液；
（2）取步骤（1）中的混合溶液1份（按重量份计，下同），然后用5~15份有机溶剂进行稀释，得到pH为1.0~2.0的混合稀释溶液；
（3）用三乙胺（(Et3N)）将步骤 （2）中混合溶液的pH调至5~6；此时，会有固体物质迅速沉淀，过滤后置于25~40 ℃真空烘箱干燥6~8h, 即得到高纯度的氧化石墨烯产物，纯度>99%。
本发明中，所述有机溶剂优选甲醇 (methol)、乙醇 (ethanol)、四氢呋喃 (THF)或丙酮 (acetone)。
本发明中，按照发明方法得到氧化石墨烯产物具有较高的分散稳定性。
本发明中，三乙胺 的引入实现了产物的快速沉淀，为快速分离制备目标产物提供了条件。
本发明的有益效果：
（1）本发明纯化过程只需少量化学品；
（2）本发明纯化过程中只需少量的去离子水；
（3）本发明纯化过程中产物的沉淀和分离简单高效快速；
（4）本发明纯化过程中有机溶剂经简单分离后可重复利用；
（5）本发明纯化过程中可以使用HCl或者不用达到同样的分离目的且对产物性能无影响；
（6）本发明得到的产物具有极高的分散稳定性。如，4w%的氧化石墨烯水溶液分散稳定性大于6个月。
本发明方法为简单快速高效分离纯化氧化石墨烯提供了一种新的分离纯化途径，极大的提高了分离制备氧化石墨烯的效率，用该方法制备得到的氧化石墨烯具有极高的分散稳定性，极大缩短了分离时间且分离步骤简单，在工业生产中有效降低生产成本，具有广阔的应用前景和应用价值。
附图说明
图1为实施例2中氧化石墨烯的XPS (C，1s) 分析结果。
图2为实施例2中氧化石墨烯的XPS (O，1s)分析结果。
图3为实施例2中产物的AFM测试结果。厚度为1nm。
图4为实施例2中得到产物分散稳定性测试结果，静置6个月。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
（1）将氧化石墨烯粗产物溶于含10% HCl的去离子水中，配置成0.1g/ml的混合溶液；
（2）取 步骤（1）中的混合溶液1份，然后用5份乙醇溶剂进行稀释，得到pH为1.2的混合稀释溶液；
（3）用三乙胺 将步骤 （2）中混合溶液的pH调至5；此时，会有固体物质迅速沉淀，过滤后置于25 ℃真空烘箱干燥8h, 即得到高纯度的氧化石墨烯产物，纯度>99%。
实施例2
（1）将氧化石墨烯粗产物溶于去离子水中，配置成0.69g/ml的混合溶液；
（2）取 步骤（1）中的混合溶液1份，然后用10份甲醇溶剂进行稀释，得到pH为1.7的混合稀释溶液；
（3）用三乙胺 将步骤 （2）中混合溶液的pH调至5.6；此时，会有固体物质迅速沉淀，过滤后置于40 ℃真空烘箱干燥8h, 即得到高纯度的氧化石墨烯产物，纯度>99%。
实施例3
（1）将氧化石墨烯粗产物溶于去离子水中，配置成0.3g/ml的混合溶液；
（2）取 步骤（1）中的混合溶液1份，然后用15份四氢呋喃溶剂进行稀释，得到pH为2的混合稀释溶液；
（3）用三乙胺 将步骤 （2）中混合溶液的pH调至6；此时，会有固体物质迅速沉淀，过滤后置于30 ℃真空烘箱干燥7h, 即得到高纯度的氧化石墨烯产物，纯度>99%。
实施例4
（1）将氧化石墨烯粗产物溶于去离子水中，配置成0.6g/ml的混合溶液；
（2）取 步骤（1）中的混合溶液1份，然后用12份四氢呋喃溶剂进行稀释，得到pH为1.8的混合稀释溶液；
（3）用三乙胺 将步骤 （2）中混合溶液的pH调至5.3；此时，会有固体物质迅速沉淀，过滤后置于35 ℃真空烘箱干燥6h, 即得到高纯度的氧化石墨烯产物，纯度>99%。
用XPS对实施例2得到的氧化石墨烯产物进行测试分析，表征结果如表1所示：
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
实施例1与实施例2-4相比较，用去离子水（H2O）直接配置需要浓度的混合样品溶液和用10% HCl去离子水（H2O）配置得到的结果相同，说明该方法可避免使用含HCl去离子水，减少了化学试剂的使用。图1、图2（和表1中）为实施例2中产物的XPS测试结果，从中可以看出，产物含有较高的氧元素，说明产物氧化程度较高同时也表明了通过该方法纯化后保持了目标产物固有性能基本不变。图3为实施例2中产物的AFM测试结果，氧化石墨烯的厚度大约为1nm，说明用该方法纯化分离得到的产物为单层的氧化石墨烯。图4为实施例2中产物的分散稳定性测试结果，4w%氧化石墨烯分散水溶液静置6个月后仍保持良好的分散性，说明该方法纯化分离得到的氧化化石墨烯具有极高的分散稳定性。本发明提供了一种简单快速高效分离纯化氧化石墨烯的方法，其中最重要的一点就是三乙胺的引入实现了产物快速从粗产物混合溶液中沉淀分离，给分离纯化过程带来了极大简便且高效的效益。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种分离纯化氧化石墨烯的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将氧化石墨烯粗产物溶于去离子水或含10% HCl的去离子水中，配置成0.1~0.7g/ml的混合溶液；
（2）取步骤（1）中的混合溶液1份，然后用5~15份甲醇 、乙醇 、四氢呋喃或丙酮中任意一种或几种溶剂进行稀释，得到pH为1.0~2.0的混合稀释溶液；
（3）用三乙胺将步骤（2）中混合溶液的pH调至5~6；此时，有固体物质迅速沉淀，过滤后置于25~40 ℃真空烘箱干燥6~8h, 即得到高纯度的氧化石墨烯产物，纯度>99%。
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