專利名稱：石墨烯溶膠及石墨烯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石墨烯溶膠及石墨烯的制備方法。
背景技術(shù)：
石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格(honeycombcrystal lattice)的平面薄膜,只有一個碳原子厚度排列構(gòu)成的單層二維晶體材料,其最大的特性是其中電子的運動速度遠遠超過電子在一般導(dǎo)體中的運動速度。大量文獻資料報道表明石墨烯可被廣泛應(yīng)用于超輕型材料(如超薄超輕防彈衣、飛機等)、微電子領(lǐng)域、超微 型晶體管、超級計算機、超級電容器等等。我們自己的研究結(jié)果表明，石墨烯在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也有重要發(fā)現(xiàn)，尤其是在提高植物養(yǎng)分吸收、利用效率，減少化肥或農(nóng)藥用量方面有著顯著的效應(yīng)。目前，石墨烯的合成方法主要有微機械分離法、取向附生法和SiC熱分解法、化學(xué)還原法與化學(xué)解理法等機械物理剝離或化學(xué)氧化還原方法。機械的物理剝離方法能夠生產(chǎn)出比較完整和高純度的石墨烯，其微結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能較好，但受石墨烯和基質(zhì)之間碳層的黏合影響容易出現(xiàn)厚薄不均勻，尺寸也不容易控制，同時必須借助高昂的設(shè)備，且生產(chǎn)效率比較低?；瘜W(xué)氧化還原法比較容易實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，但往往涉及苛刻的反應(yīng)條件、大量使用有毒、易燃、易爆物質(zhì)等強的氧化還原劑，如發(fā)煙硫酸、水合肼、金屬鈉鉀等，且規(guī)模生產(chǎn)過程中廢水處理、防火防爆等工序復(fù)雜。實現(xiàn)石墨烯的低成本、清潔高、效批量生產(chǎn)依然是該領(lǐng)域亟待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上石墨烯生產(chǎn)過程中存在的不足，提供一種均勻穩(wěn)定，具有良好的分散性和相容性的石墨烯溶膠的制備方法。本發(fā)明的另一個目的是為了提供一種操作簡單、更安全、更清潔適宜規(guī)模化生產(chǎn)的石墨烯的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣來實現(xiàn)的
本發(fā)明石墨烯溶膠的制備方法包括以下步驟
(1)將石墨粉與雙氧水按質(zhì)量比1:2 — 5的比例混合均勻，勻速攪拌條件下、送入鈷一60 室(6°Co)，利用 60Co 產(chǎn)生的 Y 射線、依次在 O. 03—0. 1KGY、0. 2—2. 5KGY、0. 01—0. 03KGY的射線強度下分別照射I一2小時、2 —4小時和I一2小時，得到石墨烯懸浮液；
(2)將石墨烯懸浮液與甲醛、乙醇、苯酚、苯胺、二乙烯三胺中的一種按質(zhì)量份I一3:1的比例混合均勻，將該混合物送入鈷一60室(6°Co)，利用6ciCo產(chǎn)生的Y射線在O. 01—
O.05KGY的射線強度下照射O. 5—1小時后取出，再在10—250kHz超聲振蕩作用下反應(yīng)I一2小時，即得到均勻穩(wěn)定的石墨烯溶膠。本發(fā)明石墨烯的制備方法，該方法包括以下步驟
(1)將石墨粉與雙氧水按質(zhì)量比1:2 — 5的比例混合均勻，在勻速攪拌條件下送入鈷一60 室，利用 60Co 產(chǎn)生的 Y 射線、依次在 O. 03—0. 1KGY、0. 2—2. 5KGY、0. 01—0. 03KGY 的射線強度下分別照射I一2小時、2 —4小時和I一2小時，得到石墨烯懸浮液；
(2)將石墨烯懸浮液與甲醛、乙醇、苯酚、苯胺、二乙烯三胺中的一種按質(zhì)量比I一3:1的比例混合均勻，將該混合物送入鈷一60室，利用6ciCo產(chǎn)生的Y射線、在O. 01—0. 05KGY的射線強度下照射O. 5—1小時后取出，再在10— 250kHz超聲振蕩作用下反應(yīng)I一2小時，即制得均勻穩(wěn)定的石墨烯溶膠；
(3)將石墨烯溶膠過濾，蒸餾水洗滌，干燥即制得石墨烯。本發(fā)明方法以石墨粉為原料，利用電子同步加速原理，在氧化還原介質(zhì)條件下通過Y射線照射實現(xiàn)電子能級躍遷和雜化軌道電子調(diào)排，從而制得石墨烯及石墨烯溶膠。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下
(I)本發(fā)明法方法制備的石墨烯厚度在I一 10納米之間，層數(shù)在I一30層之間，優(yōu)選厚度I一6納米，I一 13層石墨烯片，并能制備大表面積的均勻尺寸石墨烯片，具有高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、高電磁波吸收性和耐磨性等性能。
(2)本發(fā)明采用Y射線促進電子躍遷和超聲振蕩分散剝離，所有反應(yīng)過程均在常溫常壓下進行，無需高溫或特制氣體反應(yīng)氛圍，反應(yīng)條件溫和，能耗低。(3)本發(fā)明采用的石墨烯制備方法，工藝簡單、操作方便、反應(yīng)周期短，適宜規(guī)?；a(chǎn)。(4)本發(fā)明制備的石墨烯溶膠均勻穩(wěn)定，具有良好的分散性和相容性，方便涂布和復(fù)合材料自由組裝。
圖1為采用本發(fā)明方法制備的石墨烯的拉曼光譜曲線圖。圖2為采用本發(fā)明方法制備的石墨烯掃描電子顯微鏡SEM圖像圖。圖3為采用本發(fā)明方法制備的石墨烯另一掃描電子顯微圖像鏡SEM圖像圖。圖4為采用本發(fā)明方法制備的石墨烯透射電子顯微鏡TEM表征檢測結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式 實施例1 :
本實施例1石墨烯溶膠及石墨烯的制備方法，是將石墨粉與雙氧水按質(zhì)量比1: 2的比例混合均勻，勻速攪拌條件下，送入鈷一60室(6°Co)，利用6tlCo產(chǎn)生的Y射線、依次在O. 1KGY、2. 5KGY、0. 05KGY的射線強度下分別照射I小時、2小時和I小時制得石墨烯懸浮液；再將石墨烯懸浮液與甲醛按質(zhì)量比3:1的比例混合均勻后送入鈷一60室(6°Co)，利用60Co產(chǎn)生的Y射線、在O. 05KGY的射線強度下照射O. 5小時后取出，于250kHz超聲振蕩作用下反應(yīng)I小時，即得到均勻穩(wěn)定的石墨烯溶膠；最后將石墨烯溶膠過濾，蒸餾水洗滌3次，干燥即可制得石墨烯。經(jīng)檢測，用本實施例1上述方法制備的石墨烯溶膠中，石墨烯含量達到20. 65%(如經(jīng)蒸餾濃縮處理可以更高)。石墨轉(zhuǎn)化為石墨烯的產(chǎn)率約為83%。圖1是采用本發(fā)明方法制備的石墨烯拉曼光譜曲線圖。通過在1588. 89cm—1處可識別出本發(fā)明方法制備石墨烯的形成。圖2是本實施例1制備的石墨烯掃描電子顯微鏡SEM圖像圖，表明采用本發(fā)明方法形成了均勻的石墨烯片。實施例2
本實施例2石墨烯溶膠及石墨烯的制備方法，是將石墨粉與雙氧水按質(zhì)量比1: 5的比例混合均勻，勻速攪拌條件下，送入鈷一60室(6°Co)，利用6tlCo產(chǎn)生的Y射線、依次在O.03KGY、0. 2KGY、0. OlKGY的射線強度下分別照射2小時、4小時和2小時制得石墨烯懸浮
液；再將石墨烯懸浮液與苯酚按質(zhì)量比1:1的比例混合均勻后送入鈷一60室(6°Co)，利用60Co產(chǎn)生的Y射線、在O. OlKGY的射線強度下照射I小時后取出，于IOkHz超聲振蕩作用下反應(yīng)2小時，即制得均勻穩(wěn)定的石墨烯溶膠中；最后將石墨烯溶膠過濾，蒸餾水洗滌3次，干燥即可制得石墨烯。經(jīng)檢測，用本實施例1制備的石墨烯溶膠中，石墨烯含量達到6. 2%(如經(jīng)蒸餾濃縮處理可以更聞)。石墨轉(zhuǎn)化為石墨稀的廣率約為80%。圖3是采用本實施例2制備的石墨烯SEM圖像圖，表明本發(fā)明方法形成了均勻的石墨烯片。實施例3
本實施例3石墨烯溶膠及石墨烯的制備方法，是將石墨粉與雙氧水按質(zhì)量比1: 3的比例混合均勻，勻速攪拌條件下，送入鈷一60室(6°Co)，利用6tlCo產(chǎn)生的Y射線、依次在
O.06KGYU. 6KGY、0. 03KGY的射線強度下分別照射1. 5小時、2. 5小時和I小時制得石墨烯懸浮液；再將石墨烯懸浮液與二乙烯三胺按質(zhì)量比2:1的比例混合均勻后送入鈷一60室(60Co),利用60Co產(chǎn)生的Y射線、在O. 03KGY的射線強度下照射1. 5小時后取出，于180kHz超聲振蕩作用下反應(yīng)I小時，即制得均勻穩(wěn)定的石墨烯溶膠；最后將石墨烯溶膠過濾，蒸餾水洗滌3次，固體干燥即可制得石墨烯。經(jīng)檢測，用本實施例3上述方法制備的石墨烯溶膠，石墨烯含量達到15. 1% (如經(jīng)蒸餾濃縮處理可以更高)。石墨轉(zhuǎn)化為石墨烯的產(chǎn)率約為92%。圖4為采用本實施例3所制備的石墨烯經(jīng)透射電子顯微鏡(TEM)表征檢測結(jié)果圖片.檢測結(jié)果表明本實施例3方法制備的石墨烯為平面結(jié)構(gòu)，尺寸可達到20個微米，且未見到任何雜質(zhì)陰影，非常純凈。上述各實施例是對本發(fā)明的上述內(nèi)容作進一步的說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于上述實施例。凡基于上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.石墨烯溶膠的制備方法，該方法包括以下步驟(1)將石墨粉與雙氧水按質(zhì)量比1:2 — 5的比例混合均勻，在勻速攪拌條件下送入鈷一 60 室，利用 60Co 產(chǎn)生的 Y 射線、依次在 O. 03—0. 1KGY、0. 2—2. 5KGY、0. 01—0. 03KGY 的射線強度下分別照射I一2小時、2 —4小時和I一2小時，得到石墨烯懸浮液；(2)將石墨烯懸浮液與甲醛、乙醇、苯酚、苯胺、二乙烯三胺中的一種按質(zhì)量比I一3:1 的比例混合均勻，將該混合物送入鈷一60室，利用6ciCo產(chǎn)生的Y射線在O. 01—0. 05KGY的射線強度下照射O. 5—1小時后取出，再在10— 250kHz超聲振蕩作用下反應(yīng)I一2小時，即制得均勻穩(wěn)定的石墨烯溶膠。
2.石墨膠的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將石墨粉與雙氧水按質(zhì)量份1:2 — 5的比例混合均勻，在勻速攪拌條件下送入鈷一 60 室，利用 60Co 產(chǎn)生的 Y 射線、依次在 O. 03—0. 1KGY、0. 2—2. 5KGY、0. 01—0. 03KGY 的射線強度下分別照射I一2小時、2 —4小時和I一2小時，得到石墨烯懸浮液；(2)將石墨烯懸浮液與甲醛、乙醇、苯酚、苯胺、二乙烯三胺中的一種按質(zhì)量比I一3:1 的比例混合均勻，將該混合物送入鈷一60室，利用6ciCo產(chǎn)生的Y射線在O. 01—0. 05KGY的射線強度下照射O. 5—1小時后取出，再在10— 250kHz超聲振蕩作用下反應(yīng)I一2小時，即制得均勻穩(wěn)定的石墨烯溶膠；(3)將石墨烯溶膠過濾，蒸餾水洗滌，干燥即制得石墨烯。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種石墨烯溶膠及石墨烯的制備方法。該方法包括(1)將石墨粉與雙氧水按質(zhì)量比混合均勻，在勻速攪拌條件下，送入鈷—60室，利用60Co產(chǎn)生的γ射線依次在0.03—0.1KGY、0.2—2.5KGY、0.01—0.03KGY的射線強度下分別照射，得到石墨烯懸浮液；(2)將石墨烯懸浮液與甲醛、乙醇、苯酚、苯胺、二乙烯三胺中的一種按質(zhì)量比混合均勻，送入鈷—60室，利用60Co產(chǎn)生的γ射線在0.01—0.05KGY的射線強度下照射，再在10—250kHz超聲振蕩作用下反應(yīng)，即制得石墨烯溶膠。將石墨烯溶膠過濾，蒸餾水洗滌，干燥即得石墨烯。本發(fā)明方法操作簡單、更安全、清潔，適宜規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號C01B31/04GK103011153SQ20131002668
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者侯勇, 夏中梅, 曾顯斌, 王海濤, 朱彭玲, 曾蕓, 黃秀輝, 陳浩, 王蘭英, 趙國正 申請人:四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)核技術(shù)研究所, 四川省蘭月科技有限公司