[发明专利]一种超声波协同制备高倍率可膨胀石墨的方法

说明书

一种超声波协同制备高倍率可膨胀石墨的方法，其流程如下（1）将石墨原料放入防腐反应容器中，加入氧化剂与插层剂后，匀速搅拌混合；（2）开启超声波发射装置，并匀速搅拌，使所有反应物充分混合并处于高能量状态，并开始进行反应；（3）向防腐反应容器外部水槽中通入冷却液，保持反应体系低温。一种超声波协同制备高倍率可膨胀石墨的方法，其特征在于超声波发射装置对反应体系的功率密度为15‑50W/cm3。一种超声波协同制备高倍率可膨胀石墨的方法，其特征在于利用超声波的特性，提升反应体系活性，使氧化剂与插层剂更好的进入石墨层之间的空隙。一种超声波协同制备高倍率可膨胀石墨的方法，其特征在超声波本身不具备很强的加热能力，故反应体系温度提升并不是很大；但反应最佳温度低于室温，故仍需冷却液。

技术领域

本发明涉及一种超声波协同制备高倍率可膨胀石墨的方法，属于新型环保材料技术领域。

背景技术

本发明专利涉及超声波技术与石墨烯的性能。

超声波是频率高的声波，因为其频率的下限高于人体听觉范围上限，所以不可被人直接听到（即频率高于20000赫兹）。超声波具有许多其他能量不具备的优点，如超声波可在引导下进行单方向传播，其优秀的穿透能力使其可以穿过大量物质从而对物质内部进行加热，能量比较容易集中，可实现在某一点施加一定强度的超声波。超声波可以破坏相与相之间的界面，使亲油性物质与亲水性物质更容易混合。相对于其他能量，超声波在水下传播能使水中产生高频振动甚至自由基粒子，使其在不同领域都能发挥作用。

石墨烯本来就存在于自然界，只是由于大量的石墨烯层叠后得到的产物是石墨，而石墨层与层之间不能自然分离而不能体现石墨烯的性质。最初的分解出石墨烯的方法是由英国曼彻斯特大学的两位科学家安烈德·盖姆与康斯坦丁·诺沃消洛夫发现的。他们用将石墨片粘在一种特殊的胶带上，然后撕开胶带将石墨片一分为二，不断重复后即可得到单层石墨，即石墨烯。而使用本专利的方法，可以使石墨迅速膨胀高达千倍，从而使后续的层层剥离更加方便。

发明内容

一种超声波协同制备高倍率可膨胀石墨的方法，其流程如下

（1）将石墨原料放入防腐反应容器中，加入氧化剂与插层剂后，匀速搅拌混合；

（2）开启超声波发射装置，并匀速搅拌，使所有反应物充分混合并处于高能量状态，并开始进行反应；

（3）向防腐反应容器外部水槽中通入冷却液，保持反应体系低温。

一种超声波协同制备高倍率可膨胀石墨的方法，其特征在于超声波发射装置对反应体系的功率密度为15-50W/cm3.

一种超声波协同制备高倍率可膨胀石墨的方法，其特征在于利用超声波的特性，提升反应体系活性，使氧化剂与插层剂更好的进入石墨层之间的空隙。

一种超声波协同制备高倍率可膨胀石墨的方法，其特征在超声波本身不具备很强的加热能力，故反应体系温度提升并不是很大；但反应最佳温度低于室温，故仍需冷却液。

实施例1:

将10.0 g的50目天然鳞片石墨、3.5 m L硫酸、2 g高锰酸钾、7 m L高氯酸和4m L 冰乙酸分别加入烧杯中，分别置于温度为0℃和25℃的水浴中进行超声波震荡，并分别对应的反应时间在20和10min，每次反应产物都水洗液的p H值为6～7,抽滤，70℃4h烘干后，得到高倍率可膨胀石墨。

实施例2:

将10.0 g的50目天然鳞片石墨、3.5 m L硫酸、2 g高锰酸钾、7 m L高氯酸和4m L 冰乙酸分别加入烧杯中，分别置于温度为5℃和30℃的水浴中进行超声波震荡，并分别对应的反应时间在25和15min，每次反应产物都水洗液的p H值为6～7,抽滤，70℃4h烘干后，得到高倍率可膨胀石墨。

实施例3: