[發明專利]一種原位自組裝氧化石墨烯微球的制備方法

有效

• 申請號: 201611150811.5
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106744840B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 奉若濤
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團代

本發明公開了一種原位自組裝氧化石墨烯微球的制備方法。該制備方法具體為：首先將一定量的鱗片石墨與無機鹽一起分散于濃硫酸溶液中進行預氧化，然后進行陳化，接著采用強氧化劑進行氧化膨脹，最后以去離子水洗滌純化得到自組裝氧化石墨烯微球。本發明無需預先制備氧化石墨烯，也無需有機與無機誘導介質為成球條件，直接以鱗片石墨為基礎，反應自發形成氧化石墨烯微球。本發明原料低廉、工藝簡單、適合規模化工業生產，產品在功能化石墨烯材料與宏觀自組裝石墨烯材料等領域具有顯著的應用價值。

技術領域

本發明屬于石墨烯材料與技術領域，涉及一種原位自組裝氧化石墨烯微球的制備方法。

背景技術

石墨烯與富勒烯都是一種由碳原子構成的新型多維結構材料，它具有優秀的力學性能，電學性能，熱學性能等獨特的物理化學性能，并在諸多領域顯示出廣闊的應用前景。化學氧化法制備氧化石墨烯是規模化制備石墨烯材料的最常用途徑，因氧化作用而形成的羧基，羥基，環氧基等極性官能團為功能化石墨烯復合材料提供了良好的結構基礎。然而，化學氧化法所制備的氧化石墨烯通常都是片層狀結構，難以直接形成三維結構材料。

目前，三維氧化石墨烯的制備方式多為二次成型，即：先制備得到片層結構的氧化石墨烯，然后再以物理或化學手段誘導形成三維結構的氧化石墨烯材料。如專利201610056421.5《一種高溶解性多褶皺干態氧化石墨烯微球及其制備方法》、Yang Tian等人(Carbon,2016,107,100-108)所報道的氧化石墨烯的制備都是以氧化石墨烯為原料，在外部有機或無機物的誘導而形成微球。本發明無需預先制備氧化石墨烯，也無需有機與無機誘導介質為成球條件，直接以鱗片石墨為基礎，原位自組裝形成氧化石墨烯微球。

發明內容

技術問題：本發明的目的提供一種原位自組裝氧化石墨烯微球的制備方法。

技術方案：本發明的一種原位自組裝氧化石墨烯微球的制備方法包括以下步驟：

(1)在50℃～70℃下，將一定量的鱗片石墨與無機鹽一起攪拌分散于一定體積的濃硫酸溶液中進行預氧化，反應保溫2h～10h；

(2)此后，在15℃～40℃下，將反應體系靜置陳化4d～16d；

(3)陳化后，在連續攪拌下，向反應體系緩慢加入一定量氧化劑，并控制氧化劑加入后的反應體系溫度不高于20℃；待氧化劑完成加入后，再將體系升溫至35±2℃，并保溫0.5h～2h；然后，向反應體系內緩慢加入一定量去離水，去離水與濃硫酸的體積比為2～5:1；再升溫至98±2℃，保溫10min～30min后出料；

(4)最后，以大量去離子水稀釋反應體系后過濾分離，然后以去離子水洗滌純化到中性，將產物真空干燥或冷凍干燥后得到自組裝氧化石墨烯微球。

上述方法步驟(1)中所述的無機鹽為氯化鈉、氯化鉀、硝酸鈉、硝酸鉀、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鉀中的一種或多種，鱗片石墨與無機鹽的質量比為1～5:1。

上述方法步驟(1)中所述的濃硫酸濃度為80％～98％，鱗片石墨相對濃硫酸的用量為10g/L～60g/L。

上述方法步驟(3)中所述的氧化劑為高錳酸鉀，氧化劑與鱗片石墨的質量比為2～7:1。

本發明的有益效果在于：本發明所制備的自組裝氧化石墨烯微球以鱗片石墨為原料，無需預制氧化石墨烯溶液，也不用外部物理或化學成型手段，而是于氧化石墨烯制備反應中直接自組裝形成氧化石墨烯微球。本發明所制備的氧化石墨烯微球由單一或多個單層或多層氧化石墨烯自組裝形成，微球直徑100nm～20μm，真空干燥或冷凍干燥所得產物不易結塊，在水或乙醇溶液也易于二次分散，并保持球形結構穩定。

附圖說明

圖1氧化石墨烯微球的掃描顯微鏡照片

圖2氧化石墨烯微球的透射顯微鏡照片