[发明专利]一种氧化石墨烯的制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化石墨烯的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将石墨与金属氧化物、非金属氧化物置入盛放溶剂的搅拌器中进行搅拌、碾磨；步骤2，将混合物悬浊液置于磁场容器中进行搅拌处理，磁场容器形成氧化石墨烯复合悬浊液；步骤3，将氧化石墨烯复合悬浊液经离心处理后得到氧化石墨烯溶液；步骤4，将氧化石墨烯溶液经抽滤、干燥后得到氧化石墨烯材料。本发明利用在磁场环境下，石墨与氧化物材料运动状态下产生电位差，使氧化物中产生大量高活性氧自由基与带电高活性的石墨晶体结合，生成氧化石墨烯，有利于提高氧化石墨烯晶体的结构性能。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料及制备技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯自2004年在实验室中被制备成功以来，就受到了广泛的关注。石墨烯是由六方排列的sp²碳原子组成的具有单原子厚度的二维片层，它是石墨的组成基元，理论比表面积为2630m²/g，人们发现石墨烯具有石墨所不具有的很多特性，例如室温量子霍尔效应、无质量传输特性、光学性质、热电输运性质、透光性和极高的杨氏模量等。

氧化石墨烯是一种重要的石墨烯衍生物，最初主要作为宏量制备石墨烯的前驱体，近年来，由于其不同于石墨烯的诸多独特物理化学性能和广阔应用前景而越来越受到人们的重视，由于存在大量的含氧官能团，氧化石墨烯在水中具有良好的分散性，且易于组装和功能化，因此已被广泛用于制备多功能分离膜、高导高强纤维、超轻超弹性气凝胶等多种功能材料，并且在电化学储能、催化、生物医药、复合材料等方面表现出良好应用前景。

目前，氧化石墨烯主要是通过剥离氧化石墨来进行制备，而氧化石墨烯的制备迄今已有150多年的历史，无论是最早的Brodie方法(1859年)，还是后来发展起来的Staudenmaier和Hummers方法，均基于石墨与大量浓硝酸、浓硫酸、高锰酸钾等复合强氧化剂的反应来实现，不仅存在爆炸的风险，而且污染严重，反应周期长，以目前最常用的Hummers方法为例，氧化剂由浓硫酸和高锰酸钾构成，其与石墨的典型物料比(质量比)为40:3:1(浓硫酸：高锰酸钾：石墨)，反应最终会产生超过1000质量单位的酸性废水，并且，高活性的Mn₂o₇中间产物在高温下可能会发生爆炸，而氧化反应的完成需要数小时到上百小时。由此，现有技术中的制备方法，存在着反应时间长、排放废物多及存在爆炸危险的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的至少一种缺陷，提供一种氧化石墨烯的制备方法，本发明提供的制备方法能够实现安全、绿色、无污染、快速制备氧化石墨烯，并提高氧化石墨烯的性能。

为了实现上述技术方案，本发明采用以下技术方案：

一种氧化石墨烯的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将石墨与金属氧化物、非金属氧化物置入盛放溶剂的搅拌器中进行搅拌、碾磨，在剪切和/或碾磨的作用力下得到混合物悬浊液；

步骤2，将所述混合物悬浊液置于磁场容器中进行搅拌处理，混合物悬浊液中石墨和氧化物中物质在磁场环境中运动状态下产生电位差，使氧化物中产生大量高活性氧自由基与带电高活性的石墨晶体部位结合，生成氧化石墨，继续搅拌或施加超声处理，磁场容器内形成氧化石墨烯复合悬浊液；

步骤3，将氧化石墨烯复合悬浊液经离心处理后得到氧化石墨烯溶液；

步骤4，将氧化石墨烯溶液经抽滤、干燥后得到氧化石墨烯材料。

进一步地，步骤1中，所述金属氧化物为氧化铝、氧化铁、氧化铜中的一种或多种。

进一步地，步骤1中，非金属氧化物为硅的氧化物、硫的氧化物、磷的氧化物、砷的氧化物中的一种或多种。

进一步地，步骤1中，所述溶剂选自水、乙醇、乙二醇、丙酮、松油醇、三甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、苯和甲苯等中的一种或多种。