[发明专利]用于由结晶石墨制造还原的石墨烯氧化物的方法

说明书

本发明涉及用于由结晶石墨制造还原的石墨烯氧化物的方法。

本发明涉及用于由结晶石墨(Kish graphite，一次石墨，初生石墨，片状石墨，漂浮石墨，初出石墨)制造还原的石墨烯氧化物的方法。特别地，还原的石墨烯氧化物将例如作为涂层或作为冷却试剂应用于金属工业，包括钢工业、铝工业、不锈钢工业、铜工业、铁工业、铜合金工业、钛工业、钴工业、金属复合材料工业、镍工业。

结晶石墨是在炼钢过程中(特别是在高炉过程或炼铁过程期间)产生的副产物。实际上，结晶石墨通常在铁水冷却期间在其自由表面上产生。它来自在鱼雷车(torpedo car)中运输时以0.40℃/分钟至25℃/小时的冷却速率冷却、或者在钢水包转移期间以更高的冷却速率冷却的1300℃至1500℃的铁水。钢厂中每年产生大量的结晶石墨。

由于结晶石墨包含大量的碳(通常大于50重量％)，因此它是生产基于石墨烯的材料的良好选择物。通常，基于石墨烯的材料包括：石墨烯、石墨烯氧化物、还原的石墨烯氧化物或纳米石墨。

还原的石墨烯氧化物包括一层或几层包含一些氧官能团的石墨烯片。由于其引人关注的特性，例如高导热性和高导电性，还原的石墨烯氧化物(疏水的)具有如上所述的许多应用。

通常，还原的石墨烯氧化物由结晶石墨合成，中间产物为石墨烯氧化物。所述方法包括以下步骤：

-由结晶石墨合成石墨烯氧化物；以及

-将石墨烯氧化物还原以获得还原的石墨烯氧化物。

专利KR101109961公开了一种制造石墨烯的方法，包括：

-预处理结晶石墨的步骤；

-通过用酸溶液氧化经预处理的结晶石墨来制造石墨氧化物的步骤；

-通过剥离石墨氧化物来制造石墨烯氧化物的步骤；以及

-通过用还原剂还原石墨烯氧化物来制造还原的石墨烯氧化物的步骤。

在该韩国专利中，结晶石墨的预处理包括：冲洗过程、使用化学预处理组合物的纯化过程和机械分离过程(按尺寸分离)。在纯化过程之后，将经纯化的结晶石墨按尺寸分离，保留颗粒尺寸为40目或更小(即420μm或更小)的结晶石墨以用于制造石墨烯氧化物。

然而，结晶石墨的预处理包括使用化学组合物的两个步骤：冲洗步骤和纯化步骤的过程。在KR101109961的实施例中，冲洗步骤用包含水、盐酸和硝酸的水溶液进行。然后，用包含螯合剂、铁氧化物去除剂、表面活性剂、阴离子和非离子聚合物分散剂和蒸馏水的预处理组合物进行纯化过程。在工业规模上，由于必须处理大量化学废物并且难以控制这样的组合物的稳定性，因此难以管理两种化学处理。此外，预处理组合物需要长时间制备。因此生产率降低。此外，包括使用预处理组合物的纯化过程的结晶石墨的预处理不是环境友好的。最后，在实施例中，石墨烯氧化物还原为还原的石墨烯氧化物非常长久，因为其在24小时期间进行。

本发明的目的是提供一种易于实施的用于由高纯度结晶石墨制造还原的石墨烯氧化物的方法。特别地，目的是提供一种环境友好的用以获得具有良好品质的还原的石墨烯氧化物的方法。

这通过提供根据权利要求1所述的方法来实现。所述方法还可以包括单独或组合采用的权利要求2至22的任何特征。

本发明还涵盖根据权利要求23所述的经预处理的结晶石墨。

本发明还涵盖根据权利要求24所述的石墨烯氧化物。

本发明还涵盖根据权利要求25所述的还原的石墨烯氧化物。

本发明还涵盖根据权利要求26所述的可获得的还原的石墨烯氧化物的用于在金属基底上沉积的用途。

最后，本发明涵盖根据权利要求27所述的还原的石墨烯氧化物的作为冷却试剂的用途。