TW201431782A - 石墨氧化物製備方法 - Google Patents
石墨氧化物製備方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201431782A TW201431782A TW102104356A TW102104356A TW201431782A TW 201431782 A TW201431782 A TW 201431782A TW 102104356 A TW102104356 A TW 102104356A TW 102104356 A TW102104356 A TW 102104356A TW 201431782 A TW201431782 A TW 201431782A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- graphite
- graphite oxide
- electrolyte
- plasma
- producing
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/184—Preparation
- C01B32/19—Preparation by exfoliation
- C01B32/192—Preparation by exfoliation starting from graphitic oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/20—Graphite
- C01B32/21—After-treatment
- C01B32/23—Oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/026—Anodisation with spark discharge
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
一種石墨氧化物之製備方法,包含提供一電漿電解裝置,其中電漿電解裝置具有一電解液,以及電漿電解裝置之一陰極為一石墨電極;以及提供一陰極電流於石墨電極,使石墨電極進行一電漿電解反應以得到石墨氧化物。本發明藉由電漿電解程序,可在相對低溫、一般壓力及非常短的時間內,且不需濃縮酸及強氧化劑的條件下,即可製備石墨氧化物。本發明利用電漿電解程序將石墨直接製備為石墨氧化物,而不需任何事先純化。本發明之電漿電解程序相當具潛力,具有低成本、易製備、高效率及環保之優勢。
Description
本發明係關於石墨氧化物製備方法,特別是關於利用電漿電解程序之石墨氧化物製備方法。
石墨烯是最新被發現的奈米碳材料,石墨烯具有許多優良特性,例如線性光譜、高電子遷移率、獨特光學性質、高延展性、堅韌,及只有單原子厚度,被視為能在光電、能源、化學材料等領域帶來突破性發展的奈米材料。
由於石墨氧化物可被運用於製造石墨烯,因此亦相當受矚目。以石墨氧化物進行化學還原被廣泛認為是大規模生產石墨烯的最有潛力方法。此一製程包含(I)將石墨氧化為石墨氧化物(II)藉由超音波處理或熱處理剝離並得到石墨烯氧化物,以及(III)石墨氧化物化學還原為sp2雜化碳原子的石墨網絡。
然而,習知技術中製備石墨氧化物需要使用強氧化劑及濃酸混合物,而強酸性質為危險、不穩定,因此需要額外的安全預防措施。此外,大量排放酸性廢物會造成環境風險。因此石墨氧化物的製備方法仍具改善空間。
Paulmier等人(Thin Solid Films 515(5):pp.2926-2934)揭示一種陰極電漿電解法以沈積奈米結晶石墨薄膜。Paulmier雖然教示於陰極沈積碳薄膜,但其作法為將石墨置於陽極。Richenderfer等人(http://www.phys.cwru.edu/undergrad/Senior%20Projects/papers/papers2012/Richenderfer_Gao.pdf)則教示了於陰極沈積碳薄膜,並利用電流通過電解液以促進石墨剝落,但其作法為將石墨置於陽極,,並利用微電漿做為電極以增
強電場。並且Richenderfer所揭示的電解液為酸性(包含HCl),其使用的是一種電化學方法,因此需使用濃縮酸進行反應。由於Richenderfer的方法仍需處理酸性溶液問題,因此仍有改善空間。
綜合上述,發展一種高效率及環境友善的石墨氧化物製備方法,是目前需要努力的目標。
本發明之目的之一是發展一種高效率及環境友善的石墨氧化物製備方法,其具有低成本、易製備、高效率及環境友善之優勢。
依據本發明之一實施例,一種石墨氧化物之製備方法,包含提供一電漿電解裝置,其中電漿電解裝置具有一電解液,以及電漿電解裝置之一陰極為一石墨電極;以及提供一陰極電流於石墨電極,使石墨電極進行一電漿電解反應以得到石墨氧化物。
本發明之另一目的是製備石墨烯。依據本發明之另一實施例,一種石墨烯製備方法,包含提供一電漿電解裝置,其中電漿電解裝置具有一電解液,以及電漿電解裝置之一陰極為一石墨電極;提供一陰極電流於石墨電極,使石墨電極進行一電漿電解反應以得到石墨氧化物;以及剝離及還原石墨烯氧化物以得到石墨烯。
以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明,當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
1‧‧‧陰極
2‧‧‧陽極
3‧‧‧電解液
4‧‧‧加熱器
5‧‧‧超音波振盪器
圖1為一示意圖顯示本發明之電漿電解裝置。
附件1為本發明之電漿膨脹程序之照片。
附件2顯示在執行電漿剝離程序後,各種溶劑中PEGO散佈情形。
附件3顯示本發明實施例之X射線衍射(X-ray diffraction,XRD)圖形。
附件4a、4b及4c顯示本發明實施例之掃瞄式電子顯微鏡影像。
附件5a和5b顯示由本發明實施例的典型的原子力顯微鏡拓樸影像(topography image)所得到的形狀、厚度及橫向尺寸。
附件5c顯示由本發明實施例的高分辨穿透式電子顯微鏡(HRTEM)的選區電子衍射影像(SAED)。
附件6a及6b顯示了本發明實施例樣品的拉曼光譜。
附件7顯示本發明實施例樣品的吸附效果。
請參照圖1,其為一示意圖顯示本發明之電漿電解裝置。本發明之一種石墨氧化物之製備方法,包含下列步驟:提供一電漿電解裝置,其中電漿電解裝置具有一電解液3,電漿電解裝置之一陰極1為一石墨電極;以及提供一陰極電流於石墨電極,使石墨電極進行電漿電解反應而得到石墨氧化物。
傳統的電漿電解氧化反應又稱微弧氧化(Micro-arc Oxidation;MAO)技術,又可稱為及陽極火花沉積(Anodic Spark Deposition),通常應用在鋁、鎂、鈦合金上。傳統的電漿電解氧化係以正極試片、負極電極的情況下,通電流以後在基材的表面會形成一層氧化膜絕緣層,有了這層氧化膜基層之後,再持續的通以電壓。當基材上的電壓值超過了臨界值以後,在絕緣膜上較脆弱的地方就會被擊穿,產生微弧放電現象,使氧化物的結構產生變化,進而金屬陽極處理。因此,電漿電解反應使用的電壓較一般電化學反應為高。
本發明之電漿電解裝置之陽極2原則上並無限制,僅是導電材料即可,舉例但不限於不鏽鋼。然而,應注意的是本發明之電漿電解氧化方法與習知的陽極火花沉積反應不同,因此,在一實施例中本發明之電漿電解裝置之陽極2的材料為不含鋁、鎂或鈦的導電材料。
其中本發明之電漿電解裝置之一陽極2之面積係大於陰極1之面積,較佳者為大於陰極11倍。
如圖1所示,當進行製備石墨氧化物時,電漿電解裝置之一陽極2係完全沒入電解液3。而陰極1之石墨電極之一頂端係高於電解液3之表面,而電漿電解反應係發生於石墨電極之表面或附近。
本發明之石墨電極並不需事先純化,因此本發明之石墨電極之來源可包含但不限於天然石墨、壓縮石墨、部分氧化石墨、或回收石墨。其中回收的石墨電極例如為回收電池之石墨電池。
本發明之電解液3之pH為界於11至17。較佳者,電解液3之pH為界於11至14。
本發明之電解液3可包含適當電解質以控制電解液3之導電值。其中在一較佳實施例中,本發明之電解液3可包含銨離子,藉以控制及維持電解液3之pH值。由於銨離子反應可產生並釋放NH3,藉以驅使並提供石墨膨脹。銨離子的提供者舉例但不限於(NH4)2SO4、NH4NO3或NH4Cl。此外亦可於包含碳酸根及氨的電解液3反應以控制及維持電解液3之pH值,並促進石墨電極的反應。
在一實施例中,以石墨電極進行電漿電解反應時,可以加熱器4(如圖1所示)將電解液3加熱,其中較佳的起始溫度為70℃,但本發明之反應溫度並不以此為限。
在一實施例中,以石墨電極進行電漿電解反應時,可同時以超音波震盪器5(如圖1所示)施以一超音波震盪以幫助石墨氧化物的剝離。經由上述的電漿電解反應後,可得到石墨氧化物,並進行後續純化步驟。純化步驟包含但不限於過濾或離心等。
經由上述的電漿電解反應後,可將石墨氧化為石墨氧化物。所得的石墨氧化物可再行後續處理以得到石墨烯。其中在一實施例中,石墨氧化物再剝離為石墨烯氧化物,並後續進行還原反應以得到石墨烯。石墨氧化物之剝離方法包含但不限於超音波處理、熱處理或化學處理剝離。其中亦可採用有機溶劑進行液相剝離,以得到石墨烯氧化物分散液。有機溶劑包含但不限於N-甲基吡咯酮(N-Methyl-2-pyrrolidone,NMP)、富馬酸二甲酯(dimethyl fumarate,DMF)、二甲亞碸(Dimethyl sulfoxide,DMSO)、甲醇等。
將石墨烯氧化物進行還原反應以得到石墨烯的還原方法,包含但不限於聯胺蒸氣還原(hydrazine vapor)或高溫還原法(thermal annealing)等。
以下通過具體實施例配合附圖詳加說明,可更容易瞭解本發明的目的、技術內容、特點及所達成的功效,並據以實施,但不能以此限定本發明的保護範圍。
請再參照圖1,其顯示電漿電解程序中所使用的設備。本發明之電解液3包括氫氧化鉀(10%,180mL)和硫酸銨(5%,20mL),其pH約為14,將電解液預熱到反應初始溫度70℃。柱狀石墨電極(Graphite electrode,GE)被連接到一個電壓供給單元以做為陰極1,陰極1的直徑和長度分別為6和20mm。不銹鋼網格作為電漿膨脹程序(plasma expansion process,PEP)電化學系統的陽極2。將陰極上端置於電解液表面0.5-5mm以上,同時部分陰極與陽極共同淹沒於電解液中。陰極1的表面面積遠小於陽極2表面面積。將兩個電極都連接直流電源(TES-6220),其中施加的最大固定電壓為60伏特,而最大電流強度為3A,從而在石墨棒和電解液附近區域產生電漿。藉由在PEP開始時,將GE頂端與電解液表面保持固定距離,亦即0.5 mm,而可維持連續氣體電漿成膜(Vapor plasma envelope,VPE)區域。PEP程序之照片如附件1所示,其中藍線指的是降解區域(quenching area),紅線指的是VPE區域。當電漿環境到達電流約1.75A的穩定狀態,前述距離逐漸增加至約5 mm。使用傳統水銀溫度計測定過程中燒杯內的溶液溫度將溫度保持在約70-80℃。為了提高剝離效率及和反應均勻性,將含有電解液的燒杯部分沉浸在保持在150W功率、20 kHz的超音波浴中,其中同時處理的樣品時間長度為10分鐘。
以PEP程序處理後,將溶液通過以多孔玻璃夾具支撐的PVDF膜(平均孔徑:0.2 μm)真空過濾收集產品。將所得的混合物依次用含水1% HCl的蒸餾水、以及蒸餾水反覆洗滌,直到pH值變成8。在室溫真空下乾燥24小時後,得到電漿體膨脹石墨氧化物(plasma-expanded graphite oxide,PEGO)。製備的樣品儲存在50℃乾燥箱中,等待備用。
將得到的PEGO(10mg)中加入N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP,100mL),以建立PEGO分散液(0.1mg/mL),接著以前端超音波裝置(SONICS,700W,75%強度)進行30分鐘剝離。為移除剝離過程中產生的無用大型石墨顆粒,將所得混合物以4000 rpm離心5分鐘,然後以1500rpm離心25分鐘。離心後,以吸量管吸取分散液頂端10mL,其中此樣品被稱為CGOD。其他所得混合物通過陽極氧化鋁膜(Anodisc,直徑:47mm,標稱孔徑:0.02 μm)過濾。然後將固體浸於EtOH中,以除去殘留的NMP。將漂浮在EtOH表面的薄片收集於矽基材上。在攝氏50度真空下乾燥24小時後,矽基材表面上仍殘存粉末狀產物,將其命名為EPEGO。
將得到的PEGO粉末(20毫克)加入蒸餾水(4mL)中,以得到PEGO分散液(5毫克/mL),將加入到MB溶液(10毫克/升,10mL),並用手輕輕攪拌2分鐘,然後靜置樣品平衡3小時。所有實驗均在室溫和pH約為7的環境執行。3小時後,將上清液樣品(2mL)以吸量管移除以評估在所得溶液中殘留MB濃度。藉由UV-Vis分光光度計測量1釐米的石英柱中樣品在665nm的吸收峰,使用比爾定律(Beer's law)計算MB吸附量。
GE、PEGO、EPEGO粉末結構是使用具有Cu-K管和Ni過濾器(=0.1542 nm)的D2 X-射線衍射儀進行檢測。使用高分辨率的共焦拉曼顯微鏡(HOROBA,Lab RAM HR)以及632.8.5-nm He-Ne雷射光源記錄這些樣品的拉曼光譜。使用日立U-4100型分光光度計記錄紫外-可見吸收光譜。使用JEOL 2100裝置於200千伏操作,以記錄選區電子衍射(Selected-area electron diffraction,SAED)模式為進行高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)測量,將幾
滴EPEGO溶液放置於呈現超薄多孔C薄膜的銅網上。使用JEOL JSM-6700F型掃瞄電子顯微鏡,在15 kV完成掃瞄電子顯微鏡(SEM)掃瞄。在SEM測定之前,PEGO樣品以薄鉑層(約3nm)塗覆。使用具有NANOSENSORS矽尖端的Digital Instruments Nanoscope III以諧振頻率為130千赫的輕敲模式(tapping mode)操作以得到原子力顯微鏡圖像(Atomic Force Microscopy,AFM)。原子力顯微鏡圖像的樣品製備是由將CGOD溶液滴到Si/SiO2基材表面,然後在空氣中乾燥。
附件2顯示在執行電漿剝離程序後,各種溶劑中PEGO散佈情形。其中2a顯示由PEP程序電解液中沉澱到玻璃小瓶所得到的部分PEGO;2b顯示經過過濾和未經超音波處理,重新分散於NMP的PEGO;2c顯示超音波處理使得PEGO分散於NMP中;以及2d顯示離心後的清澈PEGO/NMP溶液。2c和2d顯示,PEGO溶液的均勻度相當好,其可保持長時間的穩定度(12週),而幾乎沒有沈澱物。
附件3顯示GE、PEGO及EPEGO之X射線衍射(X-ray diffraction,XRD)圖形。GE的衍射曲線顯示在26.6°的2θ值附近的清晰、高強度峰值,我們將其指定為石墨的特徵峰(002),此信號表示具有d002值(石墨中的兩個相鄰原子平面之間的間距)為0.334nm的高度秩序晶體結構。此外,弱峰出現在2θ值為21.5和23.5°,可能是因為GE中具有部分添加劑或雜質。至於PEGO,在GE進行PEP程序之後,26.6°(002)特徵值幾乎完全消失,而信號強度是在2θ值為9.8°,對應GO特徵(001)峰d001值為0.896nm,則隨著PEGO顯著增加。此外,PEGO的(001)尖峰的半高寬(full-width-at-half maximum,FWHM)為1.52奈米,顯著大於GE(0.59 nm)。PEGO特徵(002)峰位從原始的GE(2θ=26.6°;d002=0.334 nm)位移到較低角度(2θ=9.8°;d001層=0.896nm),可推測為石墨層間加入了水分子。PEGO在2θ值=9.8°的尖峰的線寬增大代表成功地製造出夾層(intercalated)的石墨化合物。至於EPEGO,2θ值為9.8°(d001=0.896 nm)特徵峰(001)的強度顯著減少,而2θ值大約為26°(d002=0.341 nm)的大型峰值出現。EPEGO的d002間距與GE(0.334 nm)的特徵(002)峰的間距接近,代表EPEGO含有脫落的石墨片或是石墨奈米平板。然而,EPOGE在2θ值=9.8°的尖峰存在代表許多PEGO並未剝離。
附件4代表GE、PEGO、EPEGO樣品的SEM影像,其顯示上述製備樣品的結構變化。附件4a顯示GE是由多層石墨群集形成粉末狀。附件4b顯示由GE進行PEP程序後得到的PEGO,其特性為皺摺結構和不均勻表面;PEGO的高倍率圖像(附件4b之插圖)顯示PEGO具有大小為1-3 μm的球狀特徵部。皺摺的PEGO是由許多細小的氧化石墨片所組成而每個皺摺的PEGO之間的相互作用力非常弱,因此可以利用超音波進一步剝除而得到更薄的石墨氧化物片材。附件4c顯示在進行超音波處理後所得到的石墨片氧化物片材,其橫向寬度約從數百奈米至3 μm。插圖顯示的上述剝離片材其具有的厚度(約10-50奈米)與奈米平板的大小接近。根據20-50片剝離的石墨氧化物奈米片材的圖像分析計算結果顯示平均片材直徑約為1.5 μm,而厚度約為10-30奈米,其根據將樣品由0°傾斜到25°後脫落石墨氧化物奈米片材的摺疊邊緣的切面影像。值得注意的是,剝落的EPEGO片材可以由SEM清楚成像,而未發生類似PEGO的放電效應(charging effect)。附件5a和5b顯示由EPEGO的典型的AFM拓樸影像(topography image)所得到的形狀、厚度及橫向尺寸;此EPEGO樣品的橫向尺寸約250nm,其的厚度約4nm,相對應於約3層石墨烯,根據為1奈米的層間間隔。此外,剝落的EPEGO可在HRTEM圖像中清楚識別,SAED圖像中呈現半透明,而顯示典型的六角排列碳晶格(請參考附件5c)。兩個六邊形圖案彼此重疊,這可能表示EPEGO樣本包括多層的石墨烯片材,此與附件4c相符。
由所得的XRD、SEM、AFM及TEM數據顯示PEGO可作為製備石墨奈米平板的良好前驅物。值得注意的是,使用VPE程序可以氧化石墨,而不須另外進行純化步驟以除去添加物或是其他雜質,而在約10分鐘內得到GO,以取代傳統的用濃酸和強氧化劑處理的大約100小時的冗長過程。考慮到使用者友好和可回收性等部分,VPE發熱程序顯然是合成GO的有效方法。
附件6顯示了GE、PEGO、EPEGO樣品的拉曼光譜,其顯示D(defect)、G(graphite)及2D(雙重G(doubly generated G))頻帶分別於1325、1570、2658cm-1。其中GE的D頻帶的強度相對較高,這表明了GE具有一些缺陷結構,例如不整齊的碳結構或是雜質,這部分與X射線衍射數據是
相符合的。EPEGO樣品D和G頻帶的的峰值位置與GE和PEGO樣品是相似的,但為EPEGO的ID/IG(0.53)強度比顯著低於GE和PEGO(0.97)。此外,EPEGO的G帶的強度和清晰度明顯較GE和PEGO樣品增加,這代表超音波程序部分除去不整齊的碳結構,例如sp3混雜的C原子,而恢復EPEGO樣品的的石墨晶域。附件6b顯示,EPEGO的2D頻帶由一個單一的羅倫茲(Lorentzian)2D尖峰所組成,其半高寬度約為70cm-1,但是幾乎的石墨烯的2D尖峰(約35cm-1處)的兩倍,這與符合亂層(turbo-stratic)石墨或石墨烯的多層特性相符合。這些結果與前述的SEM和HRTEM的圖像及數據相符合。
為了證明這些材料的應用性,我們利用PEGO以除去水溶液中的MB。由於PEGO具有球形結構,因此可形成具有廣大表面積的三維附聚物,因此可成為良好吸附劑。MB溶液(10mL)其加入PEGO溶液(5毫克/mL,4mL)3小時後由典型藍色變成淡藍色溶液(未圖示),這代表PEGO可以有效地移除MB,而大多數吸附MB的PEGO沈降至玻璃容器的底部。在藉由吸量管傾析上清液後,收集聚合體並於室溫下乾燥24小時。值得注意的是,PEGO可以不經任何預處理步驟而可立即使用。附件7顯示MB溶液中PEGO存在與否的UV-Vis光譜。我們使用吸光度來計算每種情況下PEGO吸附MB百分比:吸附效率==[(A i-A f)/A i]× 100[%](1)
其中,Ai及Af分別為初始和最終的吸收值。
MB溶液的特徵峰是在665nm處,在經由PEGO處理後的強度相較於原始MB溶液顯著降低,這代表在溶液中MB濃度顯著下降。藉由公式(1)確定去除效率為97%。因此,本發明的PEGO材料是很有用的吸附劑,可以從水溶液中除去染料或顏料,例如MB。
綜合上述,本發明藉由電漿電解程序及超音波振盪,可在相對低溫、一般壓力及非常短的時間內,且不需濃縮酸及強氧化劑,即可產生石墨氧化物。本發明可利用氣相電漿包膜(Vapor plasma envelope)產熱效應,因此電漿電解程序是生產石墨氧化物的有效方法。本發明之石墨電極不需任何事先純化即可使用,因此可使用許多種類的材料(例如回收的石墨
電極),因此具有低成本、易製備、高效率及環境友善等優勢。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點,其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施,當不能以之限定本發明之專利範圍,即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾,仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
1‧‧‧陰極
2‧‧‧陽極
3‧‧‧電解液
4‧‧‧加熱器
5‧‧‧超音波振盪器
Claims (14)
- 一種石墨氧化物之製備方法,包含下列步驟:提供一電漿電解裝置,其中該電漿電解裝置具有一電解液,以及該電漿電解裝置之一陰極為一石墨電極;以及提供一陰極電流於該石墨電極,使該石墨電極進行一電漿電解反應以得到石墨氧化物。
- 如請求項1所述之石墨氧化物之製備方法,其中該石墨電極包含天然石墨、壓縮石墨、部分氧化石墨、或回收石墨。
- 如請求項1所述之石墨氧化物之製備方法,其中該石墨電極之一頂端係高於該電解液之表面。
- 如請求項1所述之石墨氧化物之製備方法,其中該電漿電解反應係發生於該石墨電極之表面或附近。
- 如請求項1所述之石墨氧化物之製備方法,其中該電漿電解裝置之一陽極之面積係大於該陰極之面積。
- 如請求項1所述之石墨氧化物之製備方法,其中該電漿電解裝置之一陽極之面積係大於該陰極11倍。
- 如請求項1所述之石墨氧化物之製備方法,其中該電漿電解裝置之一陽極之材料為不含鋁、鎂或鈦的導電材料。
- 如請求項1所述之石墨氧化物之製備方法,其中該電漿電解裝置之一陽極係完全沉浸於該電解液。
- 如請求項1所述之石墨氧化物之製備方法,其中該電解液之pH為介於11與17之間。
- 如請求項1所述之石墨氧化物之製備方法,其中該電解液之pH為介於11與14之間。
- 如請求項1所述之石墨氧化物之製備方法,其中該電解液包含銨離子。
- 如請求項1所述之石墨氧化物之製備方法,其中該電解液包含碳酸根及氨。
- 如請求項1所述之石墨氧化物之製備方法,其中以該石墨電極進行該電漿電解反應時,同時施以一超音波震盪。
- 一種如請求項1至13所述之石墨烯製備方法,更包含:剝離及還原該石墨氧化物以得到石墨烯。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW102104356A TWI488804B (zh) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | 石墨氧化物製備方法 |
US13/960,028 US9096938B2 (en) | 2013-02-05 | 2013-08-06 | Graphite oxide and/or graphene preparation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW102104356A TWI488804B (zh) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | 石墨氧化物製備方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201431782A true TW201431782A (zh) | 2014-08-16 |
TWI488804B TWI488804B (zh) | 2015-06-21 |
Family
ID=51258385
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW102104356A TWI488804B (zh) | 2013-02-05 | 2013-02-05 | 石墨氧化物製備方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9096938B2 (zh) |
TW (1) | TWI488804B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI571302B (zh) * | 2016-04-06 | 2017-02-21 | 國立臺灣科技大學 | 奈米材料的製造方法 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI516640B (zh) * | 2013-08-30 | 2016-01-11 | 國立交通大學 | 石墨氧化物及石墨烯製備方法 |
CN104264179B (zh) * | 2014-09-17 | 2016-06-22 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种由石墨原矿电解法制备石墨烯的方法 |
US10787746B2 (en) * | 2014-10-13 | 2020-09-29 | Haibo Xu | Graphene oxide prepared by electrochemically oxidizing and cutting end face of carbon-based three-dimensional material and method therefor |
CN104328451B (zh) * | 2014-10-14 | 2016-08-17 | 上海应用技术学院 | 一种碳材料的制备方法 |
CN105671611B (zh) * | 2016-02-05 | 2018-07-17 | 浙江大学 | 一种石墨烯表面直接负载纳米氧化物的方法 |
CN110117008B (zh) * | 2018-02-06 | 2022-11-11 | 山东欧铂新材料有限公司 | 一种石墨烯材料的清洗方法 |
CN108190874B (zh) * | 2018-03-05 | 2023-08-15 | 成都清境环境科技有限公司 | 一种制备功能化石墨烯的装置及方法 |
CN109553093A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-02 | 厦门十维科技有限公司 | 电化学溶胀制备石墨烯分散液的制备方法 |
CN114735689B (zh) * | 2022-03-09 | 2023-11-24 | 中山大学 | 一种羧基氧化石墨及其制备方法和在制备双氧水中的应用 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4764263A (en) * | 1987-05-18 | 1988-08-16 | The Dow Chemical Company | Electrochemical synthesis of substituted aromatic amines in basic media |
CN101469431B (zh) * | 2007-12-24 | 2011-01-19 | 清华大学 | 同时制备纳米氧化石墨颗粒或石墨片以及苯六甲酸的方法 |
GB201104096D0 (en) * | 2011-03-10 | 2011-04-27 | Univ Manchester | Production of graphene |
CN102701194A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-10-03 | 上海交通大学 | 一种处理氧化石墨的方法 |
US8920614B2 (en) * | 2012-12-18 | 2014-12-30 | Chung-Shan Institute Of Science And Technology | Device designed for continuous production of graphene flakes by electrochemical method |
-
2013
- 2013-02-05 TW TW102104356A patent/TWI488804B/zh active
- 2013-08-06 US US13/960,028 patent/US9096938B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI571302B (zh) * | 2016-04-06 | 2017-02-21 | 國立臺灣科技大學 | 奈米材料的製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20140216944A1 (en) | 2014-08-07 |
US9096938B2 (en) | 2015-08-04 |
TWI488804B (zh) | 2015-06-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI488804B (zh) | 石墨氧化物製備方法 | |
Gutiérrez-Cruz et al. | A review of top-down and bottom-up synthesis methods for the production of graphene, graphene oxide and reduced graphene oxide | |
Kumar et al. | Recent advances in the synthesis and modification of carbon-based 2D materials for application in energy conversion and storage | |
Zhang et al. | Simultaneous electrochemical dual‐electrode exfoliation of graphite toward scalable production of high‐quality graphene | |
Kumar et al. | Recent progress in the synthesis of graphene and derived materials for next generation electrodes of high performance lithium ion batteries | |
Lee et al. | Review of the synthesis, transfer, characterization and growth mechanisms of single and multilayer graphene | |
JP5424481B2 (ja) | カーボンナノチューブを含んだ炭素材料の精製方法 | |
Aunkor et al. | The green reduction of graphene oxide | |
Niu et al. | Salt-assisted direct exfoliation of graphite into high-quality, large-size, few-layer graphene sheets | |
Vlassiouk et al. | Large scale atmospheric pressure chemical vapor deposition of graphene | |
JP6618905B2 (ja) | 酸化グラフェンの製造 | |
Pingale et al. | Facile synthesis of graphene by ultrasonic-assisted electrochemical exfoliation of graphite | |
TWI516640B (zh) | 石墨氧化物及石墨烯製備方法 | |
Saini et al. | Synthesis of graphene oxide using modified Hummer’s method and its reduction using hydrazine hydrate | |
KR20170070031A (ko) | 탄소계 삼차원재료 단부면을 전기화학적으로 산화 및 절단하여 제조되는 산화 그래핀 및 그 제조 방법 | |
Gao et al. | Preparation of graphene by electrical explosion of graphite sticks | |
Lockett et al. | Direct chemical conversion of continuous CVD graphene/graphite films to graphene oxide without exfoliation | |
Hosseini et al. | Synthesis of carbon nanotubes, nano fibbers and nano union by electric arc discharge method using NaCl accuse as solution and Fe and Ni particles and catalysts | |
Van Thanh et al. | Plasma electrolysis allows the facile and efficient production of graphite oxide from recycled graphite | |
RU2752945C2 (ru) | Графен и производство графена | |
Xiaoli | A review: the method for synthesis MoS 2 monolayer | |
Guo et al. | Synthesis and growth mechanism of zirconia nanotubes by anodization in electrolyte containing Cl− | |
WO2018020439A1 (en) | An improved method for the synthesis of graphene oxide | |
Torres et al. | Nanotubes with anatase nanoparticulate walls obtained from NH 4 TiOF 3 nanotubes prepared by anodizing Ti | |
KR20170107230A (ko) | 비산화-환원 방식의 그래핀 잉크 제조방법 |