[發明專利]一種以柿單寧為還原劑的石墨烯制備方法

無效

• 申請號: 201410565512.2
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN104326469A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 趙兵
• 申請（專利權）人: 蘇州正業昌智能科技有限公司
• 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

技術領域

本發明屬于石墨烯的合成和納米材料技術領域，特別涉及一種以柿單寧為還原劑的石墨烯制備方法。

背景技術

2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·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，其結構單元為碳六元環，它是一種只有單層碳原子厚度的二維材料。石墨烯是構成碳基材料的基本機構單元。它可以包裹形成零維Fullerenes，卷成一維carbon?nanotube，層層堆積成三維graphite。從石墨烯發現的那一天起，石墨烯就已經成為研究的熱點和焦點，在超級電容器、透明電極、海水淡化、發光二極管、傳感器、儲氫、太陽能電池、催化劑載體、復合材料、生物支架材料、生物成像、藥物輸送、紡織、印染等領域有廣泛的應用。

石墨烯具有優異的機械、電學、熱學性能、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2630m²/g。導熱系數高達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130GPa。

石墨烯的制備方法主要有：微機械剝離法、印章切取轉印法、液相剝離法、化學氣相沉積法、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、產率高和可批量生產等特點，得到廣泛應用。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,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，因此開發綠色、環保、高效和廉價的化學還原技術十分必要。

我國是柿子的原產地和主產國，分布于23個省市自治區，產量極大，占世界總產量的70％，澀柿果實中單寧含量在0.13％-1.54％之間，是單寧含量最高的一種水果。柿單寧是一種天然高分子多酚化合物。目前，柿單寧在重金屬離子吸附、抗菌、皮革鞣制劑等方面有重要的應用。例如：本公司于2013年申請了發明專利CN201310299037.4，采用柿單寧作為銀離子的捕捉劑和還原劑來制備粒徑范圍為1-50nm的納米銀。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供一種以柿單寧為還原劑的石墨烯制備方法。

本發明通過下述技術方案予以實現：

（1）將未成熟的天然柿子粉碎過60目篩，加入去離子水和質量分數0.1-0.5‰的酶，進行超聲提取，超聲功率80-120w，超聲時間10-60min，超聲溫度30-50℃，酶解pH值5-6，料液比為1:5-1:20，將處理后的提取夜真空抽濾，烘干得到柿單寧；

（2）將氧化石墨分散于去離子水中，超聲處理10-24h，得到氧化石墨烯溶液；

（3）按照100:1-1:1的體積比，將質量百分比0.01%-10%的柿單寧水溶液與0.01-0.05g/L的氧化石墨烯溶液混合，60-80℃超聲處理1-48h，得到石墨烯溶液。

作為優選方案，步驟（1）所述的酶為纖維素酶、果膠酶的混合物，其質量比為1:1。

作為優選方案，步驟（2）所述的氧化石墨由改進型Hummers法得到，氧化劑為過硫酸鉀、五氧化二磷、硝酸鈉、濃硫酸、磷酸和高錳酸鉀中的一種或多種。

本發明具有如下有益效果：（1）采用酶-超聲輔助提取柿單寧，與常規的溶劑提取法相比，本方法無需高溫，安全性好，耗時短，效率高。?（2）采用柿單寧作為還原劑，不需要添加其它的穩定劑、分散劑，具備原料來源廣泛、反應溫和、綠色環保等優點，制備得到的石墨烯水溶液具有良好的分散性和穩定性。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，進一步闡述本發明。

實施例1：