[發(fā)明專利]一種具有吸波性能的氧化石墨烯的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201711472587.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN107934952A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翁興媛;莽昌燁;馬志軍;張琪;司力瑋;趙海濤;高靜;陳宏偉;李衛(wèi)東;寧帥
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: C01B32/198
• 分類號: C01B32/198
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米吸波材料制造領(lǐng)域，特別涉及一種具有吸波性能氧化石墨烯的制備方法。

背景技術(shù)

氧化石墨烯作為氧化、還原兩個階段“承上啟下”的重要中間產(chǎn)物，具有與石墨烯相類似的二維結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)層中含氧官能團(tuán)具有較強(qiáng)反應(yīng)活性，易與其他有機(jī)或無機(jī)材料形成復(fù)合物，因而受到廣泛關(guān)注。

現(xiàn)有的制備氧化石墨烯的主要方法有：Hummers法、改進(jìn)Hummers法。本發(fā)明采用改進(jìn)Hummers法，制備成本低廉且容易實(shí)現(xiàn)，而且可以制備穩(wěn)定的氧化石墨烯懸浮液，解決了不易分散的問題。氧化法是指將天然石墨與強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化性物質(zhì)反應(yīng)生成氧化石墨(GO)，經(jīng)過超聲分散制備成氧化石墨烯(單層氧化石墨)，在氧化過程中產(chǎn)生的缺陷會產(chǎn)生缺陷的極化弛豫和群電子偶極弛豫，這些都會增加電磁波的滲透和吸收，巧妙的將缺點(diǎn)變成了優(yōu)點(diǎn)。該方法簡單、成本低、反應(yīng)條件溫和容易控制。

目前，對于氧化石墨烯的吸波性能研究大多數(shù)傾向于氧化石墨烯與其他材料進(jìn)行復(fù)合，例如鐵氧體等。使得制備的吸波材料生產(chǎn)成本很高，不利于工業(yè)推廣于日常生活。而本發(fā)明探究氧化石墨烯自身的吸波性能，在14～18GHz之間，最大反射率達(dá)到-34.28dB。可以滿足對于吸波材料“質(zhì)量輕、厚度薄”等特點(diǎn)，利于現(xiàn)代生活的生產(chǎn)和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種具有吸波性能的氧化石墨烯的制備方法。實(shí)現(xiàn)了氧化石墨烯在高頻波段的吸波性能，是一種方法簡單、成本低、反應(yīng)條件易控，在高頻波段(14～18GHz)吸波性能良好的氧化石墨烯的制備方法。

本發(fā)明的具有吸波性能的氧化石墨烯的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，預(yù)氧化石墨前驅(qū)體制備：

(1)按質(zhì)量比，天然鱗片石墨(C)∶過硫酸鉀(K₂S₂O₈)∶五氧化二磷(P₂O₅)∶質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％的濃硫酸(H₂5O₄)＝(1～3)∶(1～5)∶(1～4)∶(8～10)，分別稱取上述4種原料；

(2)將4種原料混合后，在攪拌條件下，置于50～90℃的恒溫水浴，反應(yīng)6～8h；

(3)用去離子水稀釋并洗滌到中性，真空泵抽濾，在室溫下烘干后研磨得，到預(yù)氧化石墨前驅(qū)體；

步驟2，二次氧化制備氧化石墨烯：

(1)按預(yù)氧化石墨前驅(qū)體(g)∶質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％的濃硫酸(mL)∶高錳酸鉀(g)∶重鉻酸鉀(g)＝(1～4)∶(13～23)∶(4～8)∶(1～3)，分別量取或稱取上述4種原料，先將預(yù)氧化石墨前驅(qū)體與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％的濃硫酸在冰水浴中混合，攪拌同時分別緩慢加入高錳酸鉀和重鉻酸鉀，得混合物；

(2)將混合物置于30～40℃的恒溫環(huán)境中，充分反應(yīng)2～4h，制得墨綠色的粘稠狀液體；

(3)按體積比，步驟2(1)中的原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％的濃硫酸∶第一份去離子水＝(1～3)∶(2～4)，量取第一份去離子水，按體積比步驟2(1)中的原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％的濃硫酸：第二份去離子水∶過氧化氫＝(28～30)∶(1～3)，量取第二份去離子水和過氧化氫；

控制墨綠色的粘稠狀液體的溫度≤45℃，向墨綠色的粘稠狀液體中持續(xù)通入Cl₂，加入第一份去離子水，12～18min后，加入第二份去離子水和過氧化氫，制得亮黃色溶液，此時停止通入Cl₂；

(3)將亮黃色溶液，過濾并用稀鹽酸洗滌，用去離子水洗滌至PH＝6.8～7.2，得混合液；

(4)將混合液，烘干后研磨，制得氧化石墨烯。

上述的具有吸波性能的氧化石墨烯的制備方法，其中：

所述步驟1(1)中，過硫酸鉀、五氧化二磷、濃硫酸均為分析純，所用石墨粉為天然鱗片石墨，純度為99.5％。

所述步驟1(2)中，原料在恒溫水中電動攪拌，使?jié)饬蛩崤c石墨充分接觸，將石墨層間膨脹，使其進(jìn)行預(yù)先氧化。

所述步驟1(2)中，攪拌速度為150～270r/min。

所述步驟1(2)中，反應(yīng)在四口燒瓶中進(jìn)行。

所述步驟2(1)中，采用冰水浴是為了防止高錳酸鉀受熱分解發(fā)生爆炸。

所述步驟2(1)中，緩慢加入的速度為0.5～1.2g/min。

所述步驟2(2)中，恒溫環(huán)境為恒溫水浴。所述的恒溫水浴在恒溫水浴鍋中進(jìn)行。

所述步驟2(2)中，充分反應(yīng)的方法為輔助電動攪拌混合物。