[发明专利]基于茶多酚/绿茶汁的石墨烯绿色制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯的制备方法，属于石墨烯的合成和纳米材料技术领域，具体是一种基于茶多酚/绿茶汁作为还原剂制备石墨烯的方法。

背景技术

石墨烯是sp²杂化碳原子排列成蜂窝状六角平面晶体，厚度仅为单层原子的新型碳纳米材料，是构成石墨、碳纳米管和富勒烯等的基本单元，具有非常新颖的物理化学特性，在新型超导材料、微电子、传感器以及催化等方面具有非常重要的应用前景(A.K.Geim，K.S.Novoselov，Nature Materials，2007，6，183)。石墨烯自从2004年被首次发现以来(K.S.Novoselov，A.K.Geim，S.V.Morozov，D.Jiang，Y.Zhang，S.V.Dubonos，I.V.Grigorieva and A.A.Firsov，Science，2004，306，666)，立即引起科学界的极大兴趣，成为近年来化学、物理学和材料学研究最热门的材料之一，围绕石墨烯的基础与应用研究已经在世界范围内如火如荼地展开。

石墨烯制备方法的研究是其基础与应用研究的前提，很多研究者开发了不同的石墨烯制备方法。目前文献报道的主要有机械剥离(K.S.Novoselov，A.K.Geim，S.V.Morozov，D.Jiang，Y.Zhang，S.V.Dubonos，I.V.Grigorieva and A.A.Firsov，Science，2004，306.666；K.S.Novoselov，D.Jiang，F.Schedin，T.J.Booth，V.V.Khotkevich，S.V.Morozov and A.K.Geim，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.，2005，102，10451)、化学气相沉积(A.Reina，X T Jia，J.Ho，D.Nezich，H B Son，V.Bulovic，M.S.Dresselhaus and J Kong，Nano Lett，2009，1，30；S.Ghosh，I.Calizo，D.Teweldebrhan，E.P.Pokatilov，D.L.Nika，A.A.Balandin，W.Bao，F.Miao，and C.N.Lau，Appl.Phys.Lett.，2008，92，151911)、外延生长(C.Berger，Z M Song，X B Li，X S Wu，N.Brown，C.Naud，D.Mayou，T B Li，J.Hass，A.N.Marchenkov，E.H.Conrad，P.N.First，W.A.de Heer，Science，2006，312，1191；K S.Kim，Y Zhao，H Jang，S Y Lee，J M.Kim，K S.Kim，J-HAhn，P Kim，J-Y Choi and B H.Hong，Nature，457，706)和化学剥离(S.Stankovich，D.A.Dikin，R.D.Piner，K.A.Kohlhaas，A.Kleinhammes，Y Y Jia，Yue Wu，S.B.T.Nguyen and R.S.Ruoff，Carbon，2007，45，1558；S.Gilje，S Han，M S Wang，K L Wang，R.B.Kaner，Nano Lett，7，3394)。这些方法各有优势，同时也有各自的缺点。机械剥离得到的石墨烯纯度高、导电性好，但面积较小，重现性较差；化学气相沉积和外延生长可以获得大面积石墨烯，但生产的成本较高，需采用高温超高压，实验条件苛刻，操作工艺复杂，并且所制得的石墨烯不易从基底上分离；化学剥离可得到面积可控、重现性好的石墨烯，同前三种方法相比，化学剥离由于具有生产成本低、操作工艺简单、实验条件温和等优点比较合适大规模生产。然而，目前文献报道化学剥离方法制备石墨烯大多采用水合肼、二甲肼、硼氢化钠、对苯二酚等作为还原剂还原氧化石墨烯和采用高温热还原及高温还原气体还原，这些还原方法在一定程度上会造成环境污染、危害健康、成本高、操作复杂等问题；同时采用化学剥离液相还原制备石墨烯时团聚问题是个亟待解决的问题，为改善这个问题，目前文献报道用上述还原剂还原氧化石墨烯的过程中通常需要加入有机稳定剂或者分散剂，这既容易造成环境危害，又可能对石墨烯后续应用产生不利影响。

发明内容