專利名稱：一種改性石墨烯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石墨烯及其制備領(lǐng)域，具體涉及一種改性石墨烯及其制備方法。
背景技術(shù)：
石墨烯(Graphene)是指碳原子之間呈六角環(huán)形排列的一種片狀體，通常由單層或多層石墨片層構(gòu)成，可在二維空間無限延伸，可以說是嚴(yán)格意義上的二維結(jié)構(gòu)材料，自從英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈·Κ·海姆(Andre K. Geim)等在2004年用機(jī)械剝離法制備出該材料以來，其優(yōu)良的性能便受到了人們廣泛的重視。石墨烯具有比表面積大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)良、熱膨脹系數(shù)低等突出優(yōu)點(diǎn)，具體而言高的比表面積(理論計(jì)算值2，630m2/g);高導(dǎo)電性、載流子傳輸率(200，OOOcm2/V*s);高熱導(dǎo)率(5，000W/mK);高強(qiáng)度，高楊氏模量(1，IOOGPa)，斷裂強(qiáng)度(125GPa)。因此 其在超級電容器和鋰離子電池等領(lǐng)域具備極大的運(yùn)用前景。當(dāng)石墨烯片層上含有適量的極性官能團(tuán)后，其組裝得到的超級電容器會(huì)表現(xiàn)出贗電容的性質(zhì)，因此具有更高的容量。現(xiàn)有的制備石墨烯的方法主要有(I)微機(jī)械剝離法，
(2)超高真空石墨烯外延生長法，(3)氧化-還原法，(4)化學(xué)氣相沉積法(CVD)，(5)溶劑剝離法，(6)電解法，(7)溶劑熱法。均難以實(shí)現(xiàn)大批量的石墨烯生產(chǎn)。由此可見，制備一種含有多種類極性官能團(tuán)的改性石墨烯以及開發(fā)一種能夠大批量生產(chǎn)該石墨烯的方法已迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種改性石墨烯及其制備方法，制備方法簡單，能有效的控制制備的石墨烯片層上極性官能團(tuán)的種類及數(shù)量，制備得到的改性石墨烯具有優(yōu)良電化學(xué)性能。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決一種改性石墨烯的制備方法，包括如下步驟(I)在-10°C 200°C下，將石墨和含極性官能團(tuán)的物質(zhì)按質(zhì)量比為1:0. Γ50混合均勻，在一定的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間下，通過一步反應(yīng)或多步反應(yīng)，將目標(biāo)極性官能團(tuán)接枝到石墨的片層上，所述目標(biāo)極性官能團(tuán)包括所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)中所含有的極性官能團(tuán)和/或所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)與石墨反應(yīng)產(chǎn)生的極性官能團(tuán)；(2)除去步驟(I)中未反應(yīng)完的原料和/或反應(yīng)中產(chǎn)生的雜質(zhì)，然后干燥、粉碎，得到接枝有目標(biāo)極性官能團(tuán)的粉狀石墨；(3)將步驟(2)中的粉狀石墨置于保護(hù)氣體中，加熱解理，得到片層上接枝有所述目標(biāo)極性官能團(tuán)的改性石墨烯，其中，所述目標(biāo)極性官能團(tuán)的含量占所述改性石墨烯的質(zhì)量百分比為O. 01 50%。優(yōu)選地，步驟(I)中，采用一步反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)溫度為35°C 100°C。優(yōu)選地，步驟(I)中，采用多步反應(yīng)時(shí)，每步的反應(yīng)溫度分別為T1，T2……Τη，其中T1〈T2〈T3，……〈Τη，且至少有一步的反應(yīng)溫度在彡35°C,n為反應(yīng)的步驟數(shù)，η彡2。采用多步反應(yīng)時(shí)，逐步升高溫度進(jìn)行反應(yīng)有利于目標(biāo)官能團(tuán)的接枝。優(yōu)選地，步驟(I)中所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)選自氨水、HN03、H3P04、H3As04、KMn04、H2SO4, H2SeO4, H6TeO6, HF、HC1、HC10、HC103、HClO4, HBrO3> HBrO4, H5IO6 和 HIO3 中的一種或它們的組合或者陰陽離子重組能夠形成至少一種以上物質(zhì)的混合物。優(yōu)選地，步驟(3)中所述保護(hù)氣體為N2、惰性氣體和所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)熱分解產(chǎn)生的氣體中的一種或它們的組合。優(yōu)選地，步驟(3)中所述保護(hù)氣體的壓強(qiáng)為O. OlPa-IOOMPa0優(yōu)選地，步驟(3)中所述保護(hù)氣體中含有所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)熱分解產(chǎn)生的 氣體，所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)熱分解產(chǎn)生的氣體的分壓為O. OOOlPa 50MPa。優(yōu)選地，步驟(3)中所述的加熱解理的溫度為80°C ^3000oC。優(yōu)選地，步驟(I)中所述的反應(yīng)時(shí)間為10mirT24h，步驟(3)中加熱解理的時(shí)間為ls 48h。優(yōu)選地，步驟(I)中，采用多步反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)步驟為3步，反應(yīng)溫度依次為(TC 彡 Tl 彡 10°C，30°C彡 T2 彡 60°C，80°C彡 T3 彡 100°C，反應(yīng)時(shí)間為 IOmirTlOh,步驟(3)中加熱解理的時(shí)間為O. 5-10 h。一種由上述任意一項(xiàng)所述的方法制備得到的改性石墨烯，石墨烯片層上接枝有目標(biāo)極性官能團(tuán)，且所述目標(biāo)極性官能團(tuán)的含量占所述改性石墨烯的質(zhì)量百分比為
O.OI 50%。優(yōu)選地，所述目標(biāo)極性官能團(tuán)的含量占所述改性石墨烯的質(zhì)量百分比為O.
I 20%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的改性石墨烯具有以下優(yōu)點(diǎn)首先，使用含極性官能團(tuán)的化合物將石墨功能化，從而使石墨片層表面接枝有目標(biāo)極性官能團(tuán)，再將其置于保護(hù)氣體中進(jìn)行熱解理，從而抑制該目標(biāo)極性官能團(tuán)的熱分解該發(fā)明制備的改性石墨烯具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，電導(dǎo)率可達(dá)1000 s/cm，運(yùn)用前景廣闊，接枝有極性官能團(tuán)的改性石墨烯作為超級電容器電極材料時(shí)，接枝的極性官能團(tuán)能夠使得其發(fā)揮贗電容性質(zhì)，其贗電容可以達(dá)到200-600F/g，因此其能夠發(fā)揮出更高的容量；同時(shí)，接枝有極性官能團(tuán)的改性石墨烯與極性溶劑具有非常優(yōu)異的相容性，因此其作為鋰離子電池導(dǎo)電劑時(shí)，不會(huì)存在在極性溶劑中難以分散的問題。其次，使用該方法制備改性石墨烯，可以有效的控制接枝到石墨烯片層上的目標(biāo)極性官能團(tuán)的種類由于最終接枝到改性石墨烯片層上的目標(biāo)極性官能團(tuán)來自于功能化石墨時(shí)使用的物質(zhì)中所含的極性官能團(tuán)和使用的物質(zhì)與石墨反應(yīng)產(chǎn)生的極性官能團(tuán)，因此在石墨片層上接枝目標(biāo)極性官能團(tuán)時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)加入含極性官能團(tuán)的物質(zhì)的種類及功能化時(shí)間、熱解理時(shí)保護(hù)氣體的壓強(qiáng)、解理溫度及時(shí)間等參數(shù)，簡單有效的控制制備的改性石墨烯中目標(biāo)極性官能團(tuán)的種類及數(shù)量；具體來說通過控制所使用的含極性官能團(tuán)的物質(zhì)的種類、反應(yīng)的溫度以及時(shí)間，可以有效的控制接枝到石墨片層上的目標(biāo)極性官能團(tuán)的種類和總量，同時(shí)，在熱解理過程中，可以有效的控制解理反應(yīng)的溫度、時(shí)間、反應(yīng)中保護(hù)氣體的壓強(qiáng)，從而控制接枝到改性石墨烯上的目標(biāo)極性官能團(tuán)的分解量，最終達(dá)到控制改性石墨烯上接枝的目標(biāo)極性官能團(tuán)的種類及總量。
第三該方法制備改性石墨烯，工藝簡單、成本低廉、易于工業(yè)化批量生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合優(yōu)選具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的闡述。本發(fā)明提供一種改性石墨烯的制備方法，在一種實(shí)施方式中，包括如下步驟(I)在-10°C 200°C下，將石墨和含極性官能團(tuán)的物質(zhì)按質(zhì)量比為1:0. Γ50混合均勻，在一定的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間下，通過一步反應(yīng)或多步反應(yīng)，將目標(biāo)極性官能團(tuán)接枝到石墨的片層上，所述目標(biāo)極性官能團(tuán)包括所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)中所含有的極性官能團(tuán)和/或所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)與石墨反應(yīng)產(chǎn)生的極性官能團(tuán)； (2)除去步驟(I)中未反應(yīng)完的原料和/或反應(yīng)中產(chǎn)生的雜質(zhì)，然后干燥、粉碎，得到接枝有目標(biāo)極性官能團(tuán)的粉狀石墨；(3)將步驟(2)中的粉狀石墨置于保護(hù)氣體中，加熱解理，得到片層上接枝有所述目標(biāo)極性官能團(tuán)的改性石墨烯，其中，所述目標(biāo)極性官能團(tuán)的含量占所述改性石墨烯的質(zhì)量百分比為O. 01 50%。在其他一些優(yōu)選實(shí)施方式中，當(dāng)步驟(I)中采用一步反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)溫度為35°C 10(TC。當(dāng)步驟(I)中采用多步反應(yīng)時(shí)，每步的反應(yīng)溫度分別為Tl，T2……Tn，其中Τ1〈Τ2〈Τ3，……〈Τη，且至少有一步的反應(yīng)溫度在彡35°C，η為反應(yīng)的步驟數(shù)，η彡2。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中步驟(I)中所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)可以選自氨水、HNO3> H3PO4, H3AsO4, KMnO4,H2SO4, H2SeO4, H6TeO6, HF、HC1、HC10、HC103、HClO4, HBrO3> HBrO4, H5IO6 和 HIO3 中的一種或它們的組合或者陰陽離子重組能夠形成至少一種以上物質(zhì)的混合物。步驟(3)中所述保護(hù)氣體可以為N2、惰性氣體和所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)熱分解產(chǎn)生的氣體中的一種或它們的組合。步驟(3)中所述保護(hù)氣體的壓強(qiáng)為O. OlPa-IOOMPa0步驟(3)中所述保護(hù)氣體中含有所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)熱分解產(chǎn)生的氣體，所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)熱分解產(chǎn)生的氣體的分壓為O. 0001Pa 10MPa。步驟(3)中所述的加熱解理的溫度為80°C ^3000oC。步驟(I)中所述的反應(yīng)時(shí)間為10mirT24h，步驟(3)中加熱解理的時(shí)間為ls 48h。步驟(I)中，采用多步反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)步驟為3步，反應(yīng)溫度依次為0°C彡Tl彡10°C，30°C^ T2 ( 60°C，80°C彡T3 ( 100°C，反應(yīng)時(shí)間為IOmirTlOh,步驟(3)中加熱解理的時(shí)間為 0. 5-10 ho本發(fā)明還提供一種由上述任意一實(shí)施方式所述的方法制備得到的改性石墨烯，石墨烯片層上接枝有目標(biāo)極性官能團(tuán)，且所述目標(biāo)極性官能團(tuán)的含量占所述改性石墨烯的質(zhì)量百分比為0. Of 50%。優(yōu)選地，所述目標(biāo)極性官能團(tuán)的含量占所述改性石墨烯的質(zhì)量百分比為O. I 20%。以下通過更具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。實(shí)施例I步驟(I):采用多步反應(yīng)，即在1°C環(huán)境中，將IOg石墨、400 g磷酸混合均勻，之后在35°C下攪拌反應(yīng)50min，在98°C下反應(yīng)2小時(shí)，將磷酸根接枝到石墨的片層上；
步驟(2):向步驟(I)制得的反應(yīng)產(chǎn)物中加入水，然后不斷洗滌直至洗滌液中檢測不到磷酸根離子，然后干燥、粉碎，得到接枝有磷酸根的粉狀石墨；步驟(3):將步驟(2)制備得到的粉狀石墨置于含有95% (體積分?jǐn)?shù))氮?dú)夂?% (體積分?jǐn)?shù))磷化氫的氣氛中，調(diào)節(jié)氣氛壓強(qiáng)為O. I MPa，在400°C下加熱解理3小時(shí)，制備得到石墨烯片層上接枝有磷酸根的改性石墨烯，磷酸根占改性石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%，該材料的電容值可以達(dá)到245 F/g。實(shí)施例2與實(shí)施例I的區(qū)別在于將步驟(I)中的磷酸改為硝酸，同時(shí)步驟(3)中的磷化氫改為氨氣，制備得到石墨烯片層上接枝有氨基、吡啶氮、吡咯氮的改性石墨烯，氨基、吡啶氮、吡咯氮分別占改性石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、2%和3%，該材料的電容值可以達(dá)到455 F/g。實(shí)施例3·
與實(shí)施例I的區(qū)別在于將步驟(I)中的35°C改為60°C。制備得到石墨烯片層上接枝有磷酸根的改性石墨烯，磷酸根占改性石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，該材料的電容值可以達(dá)到 265 F/g。實(shí)施例4與實(shí)施例I的區(qū)別在于將步驟(I)中的98°C下反應(yīng)2小時(shí)改為98°C下反應(yīng)10小時(shí)。制備得到石墨烯片層上接枝有磷酸根的改性石墨烯，磷酸根占改性石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，該材料的電容值可以達(dá)到304 F/g。實(shí)施例5與實(shí)施例I的區(qū)別在于將步驟(3)中的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為100 MPa。制備得到石墨烯片層上接枝有磷酸根的改性石墨烯，磷酸根占改性石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，該材料的電容值可以達(dá)到254 F/g。實(shí)施例6與實(shí)施例I的區(qū)別在于將步驟(3)中的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)為O. 01 Pa。制備得到石墨烯片層上接枝有磷酸根的改性石墨烯，磷酸根占改性石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%，該材料的電容值可以達(dá)到246 F/g。實(shí)施例7與實(shí)施例I的區(qū)別在于將步驟(3)中的加熱解理的溫度調(diào)節(jié)為3000°C，制備得到石墨烯片層上接枝有磷酸根的改性石墨烯，磷酸根占改性石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5%，該材料的電容值可以達(dá)到86 F/g。實(shí)施例8與實(shí)施例I的區(qū)別在于將步驟(3)中的加熱解理的時(shí)間調(diào)節(jié)為24 h，制備得到石墨烯片層上接枝有磷酸根的改性石墨烯，磷酸根占改性石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，該材料的電容值可以達(dá)到153 F/g。實(shí)施例9與實(shí)施例I的區(qū)別在于將步驟(3)中的氣氛改為50% (體積分?jǐn)?shù))氬氣和50% (體積分?jǐn)?shù))磷化氫，制備得到石墨烯片層上接枝有磷酸根的改性石墨烯，磷酸根占改性石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%，該材料的電容值可以達(dá)到612 F/g。實(shí)施例10
步驟(I):在0°C環(huán)境中，將IOOg石墨、4000g硫酸混合均勻，向其中加入500 g的高錳酸鉀和50g的硝酸鉀，之后在30°C下攪拌反應(yīng)150min，在90°C下反應(yīng)3小時(shí)，將羧基，
羥基，環(huán)氧基官能團(tuán)接枝到石墨的片層上；步驟(2):向步驟(I)制得的反應(yīng)產(chǎn)物中加入水，然后不斷洗滌直至洗滌液中檢測不到硫酸根、高錳酸根、硝酸根離子、干燥、粉碎，得到接枝有羧基，羥基，環(huán)氧基官能團(tuán)的粉狀石墨；步驟(3):將步驟(2)制備得到的粉狀石墨置于含有95% (體積分?jǐn)?shù))氮?dú)夂?%水蒸氣(體積分?jǐn)?shù))的氣氛中，調(diào)節(jié)壓強(qiáng)為O. I MPa，在600°C下加熱解理Ih制備得到石墨片層上接枝有羧基，羥基，環(huán)氧基官能團(tuán)的改性石墨烯，羧基、羥基、環(huán)氧基分別占改性石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%、3%和3%，該材料的電容值可以達(dá)到278 F/g。實(shí)施例11步驟(I):在-10°C環(huán)境中，將10 g石墨、400 g HClO混合均勻，之后在40°C下攪拌反應(yīng)50min，在密閉容器中190°C下反應(yīng)5小時(shí)，將氯元素官能團(tuán)接枝到石墨的片層上；步驟(2):向步驟(I)制得的反應(yīng)產(chǎn)物中加入水，然后不斷洗滌直至洗滌液中檢測不到次氯酸根離子、干燥、粉碎，得到接枝有氯元素官能團(tuán)的粉狀石墨；步驟(3):將步驟(2)制備得到的粉狀石墨置于含有85% (體積分?jǐn)?shù))氮?dú)夂?5%(體積分?jǐn)?shù))氯化氫的氣氛中，爐內(nèi)壓強(qiáng)為100 MPa，900°C下加熱解理lOmin，在安全爐中釋放壓強(qiáng)，制備得到石墨片層上接枝有氯元素官能團(tuán)的改性石墨烯，氯元素官能團(tuán)占改性石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%，該材料的電容值可以達(dá)到158 F/g。實(shí)施例12步驟(I):采用一步反應(yīng)，在35°C下中，將10 g石墨、400 g HClO混合均勻反應(yīng)5小時(shí)，將氯元素官能團(tuán)接枝到石墨的片層上；步驟(2):向步驟(I)制得的反應(yīng)產(chǎn)物中加入水，然后不斷洗滌直至洗滌液中檢測不到次氯酸根離子、干燥、粉碎，得到接枝有氯元素官能團(tuán)的粉狀石墨；步驟(3):將步驟(2)制備得到的粉狀石墨置于含有85% (體積分?jǐn)?shù))氮?dú)夂?5%(體積分?jǐn)?shù))氯化氫的氣氛中，爐內(nèi)壓強(qiáng)為100 MPa，2000°C下加熱解理lh，在安全爐中釋放壓強(qiáng)，制備得到石墨片層上接枝有氯元素官能團(tuán)的改性石墨烯，氯元素官能團(tuán)占改性石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，該材料的電容值可以達(dá)到98 F/g。綜上所述，采用先在石墨片層上接枝目標(biāo)極性官能團(tuán)，然后再在保護(hù)氣氛中膨化熱解理可以制備接枝目標(biāo)極性官能團(tuán)種類和數(shù)量可控的具有優(yōu)良電化學(xué)性能的改性石墨烯。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種改性石墨烯的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)在-10°c 20(rc下，將石墨和含極性官能團(tuán)的物質(zhì)按質(zhì)量比為1:0.廣50混合均勻，在一定的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間下，通過一步反應(yīng)或多步反應(yīng)，將目標(biāo)極性官能團(tuán)接枝到石墨的片層上，所述目標(biāo)極性官能團(tuán)包括所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)中所含有的極性官能團(tuán)和/或所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)與石墨反應(yīng)產(chǎn)生的極性官能團(tuán)； (2)除去步驟(I)中未反應(yīng)完的原料和/或反應(yīng)中產(chǎn)生的雜質(zhì)，然后干燥、粉碎，得到接枝有目標(biāo)極性官能團(tuán)的粉狀石墨； (3)將步驟(2)中的粉狀石墨置于保護(hù)氣體中，加熱解理，得到片層上接枝有所述目標(biāo)極性官能團(tuán)的改性石墨烯，其中，所述目標(biāo)極性官能團(tuán)的含量占所述改性石墨烯的質(zhì)量百分比為O. Ol 50%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改性石墨烯的制備方法，其特征在于步驟(I)中，采用一步反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)溫度為35°C ^lOO0C ;采用多步反應(yīng)時(shí)，每步的反應(yīng)溫度分別為Tl，T2……Tn，其中Τ1〈Τ2〈Τ3，……〈Τη，且至少有一步的反應(yīng)溫度在彡35°C, η為反應(yīng)的步驟數(shù)，η彡2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的改性石墨烯的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)選自氨水、HN03、H3PO4, H3AsO4^KMnO4, H2SO4, H2SeO4, H6Te06、HF、HCl、HC10、HC103、HClO4, HBrO3, HBrO4, H5IO6和HIO3中的一種或它們的組合或者陰陽離子重組能夠形成至少一種以上物質(zhì)的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的改性石墨烯的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述保護(hù)氣體為N2、惰性氣體和所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)熱分解產(chǎn)生的氣體中的一種或它們的組入口 ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改性石墨烯的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述保護(hù)氣體的壓強(qiáng)為O. OlPa-IOOMPa0
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改性石墨烯的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述保護(hù)氣體中含有所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)熱分解產(chǎn)生的氣體，所述含極性官能團(tuán)的物質(zhì)熱分解產(chǎn)生的氣體的分壓為O. OOOlPa 50MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的改性石墨烯的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的加熱解理的溫度為80°C 3000°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2任意一項(xiàng)所述的改性石墨烯的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的反應(yīng)時(shí)間為10mirT24h，步驟(3)中加熱解理的時(shí)間為ls 48h。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的改性石墨烯的制備方法，其特征在于步驟(I)中，采用多步反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)步驟為3步，反應(yīng)溫度依次為(TC彡Tl ( 10°C, 300C ^ T2 ( 60°C,800C^ T3 ( 100°C，反應(yīng)時(shí)間為IOmirTlOh,步驟(3)中加熱解理的時(shí)間為0. 5-10 h。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的方法制備得到的改性石墨烯，其特征在于石墨烯片層上接枝有所述目標(biāo)極性官能團(tuán)，且所述目標(biāo)極性官能團(tuán)的含量占所述改性石墨烯的質(zhì)量百分比為0. Of 50%，優(yōu)選所述目標(biāo)極性官能團(tuán)的含量占所述改性石墨烯的質(zhì)量百分比為 0. I 20%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改性石墨烯的制備方法，包括如下步驟(1)在-10℃~200℃下，將石墨和含極性官能團(tuán)的物質(zhì)按質(zhì)量比1:0.1~50混合均勻，在一定的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間下，通過一步反應(yīng)或多步反應(yīng)，將目標(biāo)極性官能團(tuán)接枝到石墨的片層上，所述目標(biāo)極性官能團(tuán)包括含極性官能團(tuán)的物質(zhì)中所含有的極性官能團(tuán)和/或含極性官能團(tuán)的物質(zhì)與石墨反應(yīng)產(chǎn)生的極性官能團(tuán)；(2)除去步驟(1)中未反應(yīng)完的原料和/或反應(yīng)中產(chǎn)生的雜質(zhì)，然后干燥、粉碎，得到接枝有目標(biāo)極性官能團(tuán)的粉狀石墨；(3)將步驟(2)中的粉狀石墨置于保護(hù)氣體中，加熱解理，得到片層上接枝有目標(biāo)極性官能團(tuán)的改性石墨烯，其中，目標(biāo)極性官能團(tuán)的含量占所述改性石墨烯的質(zhì)量百分比為0.01~50%。
文檔編號C01B31/04GK102910623SQ20121042099
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者楊全紅, 游從輝, 魏偉, 呂偉, 李寶華, 康飛宇 申請人:清華大學(xué)深圳研究生院