[發(fā)明專利]一種石墨烯的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410540923.6
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104261401A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢景;趙兵
• 申請（專利權(quán)）人: 錢景
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明屬于石墨烯的合成和納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種石墨烯的制備方法。

背景技術(shù)

2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，利用撕透明膠帶的方法，成功地從石墨中分離出單層原子排列的石墨烯，兩人也因此獲得2010年的諾貝爾物理學(xué)獎（Science,2004,306(?5696):666-669）。石墨烯由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型蜂巢晶格，其結(jié)構(gòu)單元為碳六元環(huán)，它是一種只有單層碳原子厚度的二維材料。石墨烯是構(gòu)成碳基材料的基本機構(gòu)單元。它可以包裹形成零維Fullerenes，卷成一維carbon?nanotube，層層堆積成三維graphite。從石墨烯發(fā)現(xiàn)的那一天起，石墨烯就已經(jīng)成為研究的熱點和焦點，在超級電容器、透明電極、海水淡化、發(fā)光二極管、傳感器、儲氫、太陽能電池、催化劑載體、復(fù)合材料、生物支架材料、生物成像、藥物輸送、紡織、印染等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

石墨烯具有優(yōu)異的機械、電學(xué)、熱學(xué)性能、抗菌性能。石墨烯是世界上最薄的材料，它只有單層原子的厚度，約為0.335nm。石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，透光率高達(dá)97.7%。電阻率10^-6Ω/cm，比銅或銀更低，為目前世界上電阻率最小的材料。石墨烯具有極大的比表面積，其理論值高達(dá)2630m²/g。導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，常溫下電子遷移率超過15000cm²/V·s，比碳納米管和單晶硅高。楊氏模量為1.1TPa，斷裂強度高達(dá)130GPa。

石墨烯的制備方法主要有：微機械剝離法、印章切取轉(zhuǎn)印法、液相剝離法、化學(xué)氣相沉積法、氣溶膠高溫分解法、外延生長法、無定形碳化物薄膜轉(zhuǎn)化法、氧化石墨烯（GO）還原法及有機合成法等。其中GO還原法具有成本低、產(chǎn)率高和可批量生產(chǎn)等特點，得到廣泛應(yīng)用。目前常用的還原劑包括水合肼、二甲基肼、酚類、硼氫化鈉、含硫化合物、醇類等（炭素技術(shù),2013,32(5):30-36）。然而，由于GO還原法往往使用肼或硼氫化鈉等有毒或價格昂貴的試劑作為還原劑，因此開發(fā)綠色、環(huán)保、高效和廉價的化學(xué)還原技術(shù)十分必要。

果汁飲料是一種在市場上廣受歡迎的飲料，廣義上也包括由蔬菜榨汁而成的蔬菜汁，它是按照一定比例與水和其他配料勾兌而成，主要生產(chǎn)廠家有匯源、農(nóng)夫果園、哇哈哈、可口可樂、味全等。一般來說，其果汁含量應(yīng)不低于10%，果汁飲料中保留有水果中相當(dāng)一部分營養(yǎng)成分，例如維生素、礦物質(zhì)、糖分、氨基酸和膳食纖維中的果膠等，口感也優(yōu)于普通白開水。

茶飲料是指用水浸泡茶葉，經(jīng)抽提、過濾、澄清等工藝制成的茶湯或在茶湯中加入水、糖液、酸味劑、食用香精、果汁或植（谷）物抽提液等調(diào)制加工而成的制品，具有茶葉的獨特風(fēng)味，含有天然茶多酚、咖啡堿、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、多糖等多種有效成分，兼有營養(yǎng)、保健功效，是清涼解渴的多功能飲料。

目前，已有抗壞血酸、焦棓酸、對苯二酚、茶多酚、檸檬酸鈉、葡萄糖、果糖、蔗糖等作為氧化石墨烯的還原劑的報道。但是還未見將市面上可以出售的飲料直接用于還原氧化石墨烯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種石墨烯的制備方法。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

按照10:1-1:1的體積比，將市面上可以出售的飲料與質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.01-10g/L的氧化石墨烯溶液混合，在20℃-80℃的溫度條件下攪拌30-600min，得到石墨烯溶液，用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯粉末。

作為優(yōu)選方案，飲料為果汁類飲料、茶類飲料中的一種或多種，其成分大多含有多酚、氨基酸、維生素、檸檬酸、多糖等還原性物質(zhì)。

作為優(yōu)選方案，氧化石墨烯由氧化石墨經(jīng)超聲剝層制得，為單層氧化石墨烯、多層氧化石墨烯或二者的混合物。

作為優(yōu)選方案，離心是以8000-12000r/min的轉(zhuǎn)速離心5-20min。

作為優(yōu)選方案，干燥處理是指將干燥箱溫度設(shè)定在40℃，真空的環(huán)境下干燥1-24h。

本發(fā)明具有如下有益效果：

市面上可以出售的果汁類飲料、茶類飲料大多含有多酚、氨基酸、維生素、檸檬酸、多糖等還原性物質(zhì)，可以直接作為氧化石墨烯的還原劑，不需要繁瑣的提取植物及其果皮等活性物的過程，具備工藝簡單、原料來源廣泛、反應(yīng)溫和、綠色環(huán)保等優(yōu)點。

附圖說明

圖1?是本發(fā)明實施例1的TEM照片。

具體實施方式