[发明专利]一种判定碳材料是否为氧化石墨烯的方法

说明书

本发明提供了一种判定碳材料是否为氧化石墨烯的方法。所述方法可包括以下步骤：从碳材料分出第一样品、第二样品，对第一样品进行X射线衍射测试，得到X射线衍射图谱，对第二样品进行傅里叶变换红外光谱分析测试，得到红外光谱图；根据所述X射线衍射图谱判定碳材料的片层是否发生剥离，根据所述红外光谱图判定碳材料是否具有含氧基团，若判断结果为碳材料的片层间发生剥离、且具有含氧基团，则所述碳材料为氧化石墨烯。本发明的有益效果可包括：方法简便而有效，能够高效且准确地对碳材料进行鉴定。

技术领域

本发明涉及材料检测技术领域，特别地，涉及一种简便可行的判定碳材料是否为氧化石墨烯的方法。

背景技术

石墨烯是sp²碳原子紧密堆积形成的六边形蜂窝状结构的二维原子晶体，可以堆垛形成三维的石墨，卷曲形成一维的碳纳米管，也可以包裹形成零维的富勒烯，是碳材料家族的一颗新星。但直到2004年，英国曼彻斯特大学的Geim和Novoselov等使用胶带剥离技术，才首次成功地制备出单层石墨烯，这一发现也推翻了科学家关于理想的二维晶体材料由于热力学不稳定性而不能在室温下存在的预言。作为一种理想的二维原子晶体，石墨烯具有超高的电导率和热导率、巨大的理论比表面积、极高的杨氏模量和抗拉强度，可望在微纳电子器件、光电检测与转换材料、结构和功能增强复合材料及储能等广阔的领域得到应用。

目前，石墨烯的制备方法众多，基本可分为Top-down和Bottom-up两类方法，其中Top-down方法包括机械分离法和氧化石墨还原法等，Bottom-up方法包括化学气相沉积(CVD)法、外延生长法等。每种方法制得石墨烯的尺寸都有所不同，且每一种方法都有各自的优势和弊端。最普遍的就是利用氧化还原法(如改良Hummers法)通过插层、剥离、氧化石墨制得氧化石墨，再通过对氧化石墨悬浮液超声剥离制得氧化石墨烯溶液，最后利用各种还原剂对氧化石墨烯进行还原就可得到还原氧化石墨烯，此法在尽量满足我们对石墨烯品质要求的同时，还尽可能简化了生产工艺。基于此法，现阶段氧化石墨烯的制备技术已逐渐成熟化，但仍需继续探索，最大瓶颈之一便在于还原之前的氧化石墨烯的结构可控以及规模化制备。而利用不同的表征手段实现对产物氧化石墨烯的鉴定对以上氧化石墨烯的可控化生产可起到关键的指导作用，将得到的表征结果与基础理论相结合进行分析，得出的结论对于探索氧化石墨烯物理化学特性，改进其制备技术以及深入研究机理具有重要的价值和意义。据此，我们提出了一种简便可行的氧化石墨烯的鉴定方法。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种简便可行的判定碳材料是否为氧化石墨烯的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种判定碳材料是否为氧化石墨烯的方法。所述方法可包括以下步骤：从碳材料分出第一样品、第二样品，对第一样品进行X射线衍射测试，得到X射线衍射图谱，对第二样品进行傅里叶变换红外光谱分析测试，得到红外光谱图；根据所述X射线衍射图谱判断碳材料的片层是否发生剥离，根据所述红外光谱图判断碳材料是否具有含氧基团，若判定结果为碳材料的片层间发生剥离、且具有含氧基团，则所述碳材料为氧化石墨烯，其中，所述判定碳材料的片层是否发生剥离的步骤包括：根据所述X射线衍射图谱，获得第一样品的晶体参数，进而得到第一样品的晶面间距，若第一样品的晶面间距大于石墨的晶面间距，且与石墨的X射线衍射图谱相比，所述X射线衍射图谱上出现新的衍射峰，则断定碳材料的片层间发生剥离，否则不能确定碳材料的片层间发生剥离；所述判定碳材料是否具有含氧基团的步骤包括：在所述红外光谱图上查找中红外区，根据所述中红外区上的吸收峰来判定所述碳材料是否具有含氧基团。

在本发明的一个示例性实施例中，所述碳材料可为按照氧化石墨烯制备方法而得到的产物，或者可为按照还原氧化石墨烯制备方法而得到的产物。

在本发明的一个示例性实施例中，所述石墨相应为所述氧化石墨烯制备方法或者所述还原氧化石墨烯制备方法的原料，所述石墨的晶面间距可通过以下方法获得：对所述石墨进行X射线衍射测试，获得石墨的晶体参数，进而得到石墨的晶面间距。