[發(fā)明專利]一種氧化石墨材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110969852.1
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113697803A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孔綱;朱炎彬;劉戀;車淳山
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C01B32/198
• 分類號: C01B32/198;C01B32/19;C01B32/23
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發(fā)明公開了一種氧化石墨材料及其制備方法和應(yīng)用，包括酸液和氧化石墨，氧化石墨的固含量為40～85wt％。本發(fā)明中的氧化石墨的固含量為40～85wt％，將其儲運(yùn)時，節(jié)省了運(yùn)輸和儲存空間，在碰撞、高溫等環(huán)境下不會發(fā)生起火或爆炸，解決了現(xiàn)有技術(shù)中液體氧化石墨烯和固體氧化石墨烯運(yùn)輸中存在的難題。本發(fā)明中氧化石墨材料的制備方法簡單高效，無需繁雜的提純和除水步驟，在制備過程中不需要反復(fù)干燥?濕潤過程，制備時間短，固含量高，對反應(yīng)設(shè)備無要求，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體涉及一種氧化石墨材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

氧化石墨烯作為石墨烯的一種重要衍生物，在能源、通訊、建筑等眾多應(yīng)用研究領(lǐng)域中具有很大的價值。與石墨烯相比，氧化石墨烯是一種性能優(yōu)異的新型碳材料，具有較高的比表面積和表面豐富的官能團(tuán)，在水性環(huán)境中易于剝離和分散。氧化石墨烯材料包括聚合物類材料以及無機(jī)類材料，更是具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

目前，傳統(tǒng)hummers法及其改進(jìn)方法能夠穩(wěn)定有效地合成大批量的氧化石墨烯。由于氧化石墨片層上存在大量的含氧官能團(tuán)，使得氧化石墨在洗滌過程中通常會發(fā)生溶脹和部分剝離，進(jìn)而形成凝膠，造成氧化石墨烯制備過程中面臨極大的挑戰(zhàn)，通常需要離心或透析等耗能、耗時的洗滌方式。洗滌過程的困難增加了氧化石墨烯的生成成本，很大程度上影響了石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用。此外，現(xiàn)有的氧化石墨烯常采用干燥固體或粉末形式儲運(yùn)，儲運(yùn)過程中容易因碰撞或遇熱而燃燒，甚至存在爆炸的風(fēng)險。如果將其稀釋后儲運(yùn)，雖然能降低燃燒的風(fēng)險，但儲存質(zhì)量將成百上千倍地增加。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的第一個目的是提供一種氧化石墨材料。

本發(fā)明的第二個目的是提供上述氧化石墨材料的制備方法。

本發(fā)明的第三個目的在于提供上述氧化石墨材料在制備氧化石墨烯、還原氧化石墨烯或石墨烯中的應(yīng)用。

本發(fā)明的第四個目的在于提供一種氧化石墨烯分散液。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種氧化石墨材料，包括酸液和氧化石墨，氧化石墨的固含量為40～85wt％。

優(yōu)選地，所述氧化石墨的固含量為40～70wt％；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述氧化石墨的固含量為50～65wt％。

優(yōu)選地，所述氧化石墨材料的形狀為面團(tuán)狀或橡皮泥狀，可以根據(jù)使用或運(yùn)輸需要塑形。

優(yōu)選地，所述氧化石墨材料為半固體狀，可以根據(jù)使用或運(yùn)輸需要塑形。

優(yōu)選地，所述酸液為鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸中的至少一種。

本發(fā)明第二方面提供了上述氧化石墨材料的制備方法，包括以下步驟：

以石墨為原料制備氧化石墨，酸洗，然后固液分離，制得所述氧化石墨材料。

優(yōu)選地，所述制備方法耗時小于10h。本發(fā)明中的制備方法可以實(shí)現(xiàn)在不加熱條件下10小時內(nèi)制得氧化石墨材料，制備效率高。

優(yōu)選地，所述以石墨為原料制備氧化石墨的步驟是采用不添加硝酸鈉的改進(jìn)Hummers法制備。采用改進(jìn)后的hummers法原位氧化石墨并結(jié)合酸洗固液分離的方式，不采用硝酸鈉，制備方法環(huán)境友好，副產(chǎn)物少。

優(yōu)選地，所述改進(jìn)Hummers法具體包括以下步驟：

S1：將濃硫酸、高錳酸鉀和石墨混合反應(yīng)，制得混合液；

S2：將所述混合液與水反應(yīng)，然后與雙氧水反應(yīng)，制得氧化石墨。

優(yōu)選地，所述步驟S1中還包括加熱步驟。

優(yōu)選地，所述加熱溫度為20～45℃。