[发明专利]氧化石墨烯量子点及与类石墨烯结构物构成的材料及制法

权利要求书

1.一种氧化石墨烯量子点与石墨烯和/或类石墨烯结构物构成的复合纳米材料的制备方法，其包括以下步骤：

将一含有石墨层状结构的碳系三维块体材料作为阳极，将一惰性电极作为阴极，分别与直流电源的正极、负极相连接；将惰性电极浸于电解质溶液中，并将所述含有石墨层状结构的碳系三维块体材料的一个端面与所述电解质溶液液面平行相接触；然后开始通电，通过控制所述碳系三维块体材料的端面与所述电解质溶液液面间断或连续地接触，利用电化学氧化间断或连续对该端面处的石墨片层进行切割和解离，得到氧化石墨烯量子点，并溶解于所述电解质溶液中，得到所述氧化石墨烯量子点溶液；

然后采用物理和/或化学方法对所述氧化石墨烯量子点溶液进行分离，得到提纯后的氧化石墨烯量子点溶液，所述提纯后的氧化石墨烯量子点溶液为氧化石墨烯量子点的水溶液，或极性有机溶剂溶液，其中的极性有机溶剂包括乙二醇、二甘醇、乙二胺、N-2-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或几种的组合；

所述提纯后的氧化石墨烯量子点溶液中的氧化石墨烯量子点的浓度为0.01-10mg/mL，其中的氧化石墨烯量子点的厚度不超过2nm，二维片径尺寸为1-100nm，碳与氧和/或氮的原子比1:1-10:1；

在所述提纯后的氧化石墨烯量子点的溶液中，加入含有石墨和/或类石墨层状结构物的粉体，混合均匀后，在高剪切力的辅助机械作用下，利用溶液中吸附在石墨和/或类石墨层状结构物上的氧化石墨烯量子点的剥离、再吸附、再剥离的循环过程，将所述粉体解离和切割为准零维和/或准二维的石墨烯和/或类石墨烯结构物与氧化石墨烯量子点构成的复合纳米材料，即为所述的氧化石墨烯量子点与石墨烯和/或类石墨烯结构物构成的复合纳米材料，并溶于所述溶液中。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其还包括以下步骤：将含有所述复合纳米材料的溶液进行分离，得到固相的或在液相中分散的只含有准零维和/或准二维的石墨烯或类石墨烯结构物与氧化石墨烯量子点构成的复合纳米材料，即为所述的氧化石墨烯量子点与石墨烯和/或类石墨烯结构物构成的复合纳米材料。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述含有石墨和/或类石墨层状结构物的粉体包括含石墨相的碳材料、类石墨相的金属硫属化合物、BN、g-C₃N₄、黑磷和过渡金属氧化物中的一种或几种的组合；在所述的氧化石墨烯量子点的溶液中加入的含有石墨和/或类石墨层状结构物的粉体与溶液中的氧化石墨烯量子点的质量比不高于20:1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，提供所述高剪切力的辅助机械作用的方法包括球磨、研磨、高速搅拌和切割、超声中的一种或几种的组合；所述吸附在石墨和/或类石墨层状结构物上的氧化石墨烯量子点的剥离、再吸附、再剥离的循环过程的时间不高于5h。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所制备得到的准零维和/或准二维的石墨烯和/或类石墨烯结构物与氧化石墨烯量子点构成的复合纳米材料的厚度为0.7-10nm，二维片径尺寸为1nm-10μm，其中氧化石墨烯量子点与准零维和/或准二维的石墨烯和/或类石墨烯结构物的质量比为0.0001-1:1。

6.一种氧化石墨烯量子点与石墨烯和/或类石墨烯结构物构成的复合纳米材料，其为准零维和/或准二维的石墨烯和/或类石墨烯结构物与氧化石墨烯量子点构成的复合纳米材料，其是通过权利要求1-5任一项所述的氧化石墨烯量子点与石墨烯和/或类石墨烯结构物构成的复合纳米材料的制备方法而制备得到的，所述复合纳米材料的厚度为0.7-10nm，二维片径尺寸为1nm-10μm，其中氧化石墨烯量子点与准零维和/或准二维的石墨烯和/或类石墨烯结构物的质量比为0.0001-1:1。