[发明专利]一种电解系统及光照制备氧化石墨烯材料的方法

说明书

本发明涉及一种电解系统及光照制备氧化石墨烯材料的方法。电解系统包括电解装置，电解装置包括电解容器，电解容器被配置为容纳电解液并用于提供电解反应的场所；循环回路，电解容器包括第一进液口和第一出液口，循环回路与第一进液口和第一出液口分别连通；固液分离装置，固液分离装置串联在循环回路上。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种电解系统及光照制备氧化石墨烯材料的方法。

背景技术

氧化石墨烯是指在石墨烯的表面和/或边界连接有含氧官能团的二维碳材料。

相关技术采用Hummers方法制备氧化石墨烯，该方法将石墨粉与浓硫酸、高锰酸钾和硝酸钠混合液进行数天的反应来获得的。

相关技术还采用电化学法制备氧化石墨烯，该方法以利用石墨的导电性质，通过用石墨作为工作电极，在电流的作用下，使电解液中的分子和/或离子对石墨进行插层和氧化，并将石墨层从石墨上剥离，最终获得氧化石墨烯。

相关技术中，用于剥离石墨的电化学系统可包含石墨工作电极、对电极、电解液和电源等。工作电极可采用高定向热解石墨、石墨棒、石墨箔或石墨片等。对电极可采用铂丝、铂片、石墨棒以及石墨片等。电化学制备石墨烯的电解液可以是离子液体、有机电解液或无机电解液。工作电极在电解系统中可以作为阳极，也可以作为阴极。

发明内容

发明人出人意料地发现，在使用电化学方法制备氧化石墨烯时，在施加电压前和/或施加电压的过程中，对电解系统施加光照，相较于无光照的条件，能够获得氧化程度更高的氧化石墨烯。

在一些方面，提供一种在电解系统中生产氧化石墨烯材料的方法，

其中，电解系统包括：

工作电极，工作电极含有石墨和/或无定型碳；

对电极，对电极为导电体；和

电解液，电解液为含有羧基的导电溶液；

其中，方法包括以下步骤：

在工作电极和对电极之间施加电压，石墨和/或无定型碳在电解的作用下被剥离，产生氧化石墨烯材料；

其中，在施加电压前和/或施加电压的过程中，对电解系统施加光照。

在一些方面，提供一种在电解系统中生产卤化石墨烯材料的方法，

其中，电解系统包括：

工作电极，工作电极含有石墨和/或无定型碳；

对电极，对电极为导电体；和

电解液，电解液为含有卤离子和/或含卤配合物离子的导电溶液；

其中，方法包括以下步骤：

在工作电极和对电极之间施加电压，石墨和/或无定型碳在电解的作用下被剥离，产生卤化石墨烯；

其中，在施加电压前和/或施加电压的过程中，对电解系统施加光照。

在一些实施方案中，卤化石墨烯是指被卤素离子和/或含卤配合物离子修饰的石墨烯。

在一些实施方案中，卤素离子选自氟离子、氯离子、溴离子和碘离子中的一种或多种。

在一些实施方案中，含卤配合物离子是指含有卤素的配合物离子，所述卤素选自氟、氯、溴或碘。可选地，含卤配合物离子氯铝酸离子、氯铂酸离子或氯金酸离子，例如是AlCl₄^-。

在一些实施方案中，含有卤素离子的电解液可以是含有含卤配合物离子的电解液。