本發(fā)明涉及一種石墨烯制備方法，具體說是一種石墨烯和石墨烯氧化物復(fù)合物的制備方法。
背景技術(shù)：
石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料。是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。
石墨烯在常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-8Ω·m，比銅或銀更低，因其電阻率極低，電子遷移的速度極快，并且由于石墨烯實(shí)質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。
石墨烯具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的導(dǎo)電性和機(jī)械柔性，用于對(duì)電極材料改性，可制備高導(dǎo)電復(fù)合材料，提高電化學(xué)性能，特別是倍率性能。石墨烯薄片可緩沖金屬或金屬氧化物負(fù)極材料在充放電過程中的體積效應(yīng)，提高電子導(dǎo)電性，以石墨烯/金屬(金屬氧化物)復(fù)合材料作為電池正極，倍率性能和循環(huán)性能可得到改善。
目前制備石墨烯的方法主要有：(1)機(jī)械剝離法，(2)熱膨脹石墨法，(3)化學(xué)氣相沉積法，(4)電解法。(5)氧化石墨烯還原法。
目前制備石墨烯-金屬氧化物的復(fù)合材料的方法主要有：(1)噴霧熱分解沉積法，(2)微波照射/輻射方法，(3)噴墨印刷術(shù)法，(4)分子嫁接方法，(5)水熱法。
目前的水熱法中，還存在以下不足，合成的復(fù)合物中出現(xiàn)了金屬氧化物顆粒嚴(yán)重團(tuán)聚，石墨烯發(fā)生團(tuán)聚，從而金屬氧化物顆粒不能再石墨烯表面出現(xiàn)均勻的分布，制備的顆粒大小不均一等問題，影響了其性能。因此，有必要提供一種石墨烯與金屬氧化物均勻復(fù)合的有效方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述情況，本發(fā)明提供一種石墨烯和石墨烯氧化物復(fù)合物的制備方法，克服現(xiàn)有技術(shù)制備石墨烯時(shí)，石墨烯易團(tuán)聚、金屬氧化物顆粒易團(tuán)聚，兩者分散不均勻，顆粒大小不均一的問題。提供了一種采用水體系，且反應(yīng)溫和、工藝簡單、成本低廉的石墨烯的制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
石墨烯和石墨烯氧化物復(fù)合物的制備方法，包括以下步驟：
A將兒茶酚或兒茶酚衍生物溶解于溶劑中得到質(zhì)量濃度為0.1g/ml的兒茶酚或其衍生物溶液；
B將氧化石墨烯研磨成粉體，稱取一定量氧化石墨烯粉加入到兒茶酚或其衍生物的溶液中，磁力攪拌分散均勻；
C將步驟B中制得的溶液超聲分散1h，將分散液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜中；
D將高壓反應(yīng)釜置于150℃水浴下水熱反應(yīng)14h；
E將樣品過濾，水洗，真空干燥，得到石墨烯。
步驟A中所述的兒茶酚衍生物為多巴胺、α-甲基多巴胺、二羥基苯丙氨酸之一；所述的溶劑為水、甲醇、乙醇、異丙醇、甲酸、乙酸中的一種或幾種。
步驟B中所述的氧化石墨烯與兒茶酚或其衍生物的質(zhì)量比為1∶0.5～1∶10。一種采用以上石墨烯制備石墨烯-氧化物復(fù)合物的方法，包括以下步驟：
一、稱取一定量的氧化物前驅(qū)體，溶解于溶劑中得到質(zhì)量濃度為0.2～0.3g/ml氧化物前驅(qū)體溶液，將上述制所得的石墨烯研磨成粉體，稱取一定量的石墨烯粉體；
二、將稱量好的石墨烯粉加入氧化物前驅(qū)體溶液中，攪拌混合均勻，超聲分散1～4h，然后將分散液轉(zhuǎn)入到高壓反應(yīng)釜中，將高壓反應(yīng)釜置于150～200℃水浴下水熱反應(yīng)12～72h，將樣品抽濾，無水乙醇洗滌，真空干燥，得到石墨烯-氧化物復(fù)合物。
步驟一中所述的氧化物為ZrO2、TiO2、SiO2、SnO2、MnO2、Co3O4或NiO之一。
步驟二中所述的氧化物前驅(qū)體為五水合硝酸鋯、八水合氧氯化鋯、異丙醇鋯和鋯酸四丁酯，正硅酸乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷，鈦酸四丁酯、四氯化鈦、硝酸鈦，四氯化錫、草酸亞錫，醋酸錳、 硫酸錳，二氯化鈷、硝酸鈷，氫氧化鎳之一。
步驟一中所述的溶劑為水、乙醇、異丙醇中的任意一種或幾種。
所述的石墨烯和氧化物前驅(qū)體的質(zhì)量比為1∶5～1∶90。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：利用兒茶酚及其衍生物中的羥基容易與氧化石墨烯上的羥基、羧基作用，使兒茶酚及其衍生物的苯環(huán)與氧化石墨烯之間形成共軛，從而能使氧化石墨烯在水熱的環(huán)境下出現(xiàn)層層剝離，制備得到還原反應(yīng)充分、比較薄的、且透明性好的石墨烯。兒茶酚及其衍生物采用水體系制備石墨烯，反應(yīng)溫和，耗能較低，產(chǎn)量較高，而且反應(yīng)充分，避免了使用毒性大的有機(jī)溶劑。制備的石墨烯氧化物納米顆粒大小均勻且均勻的分散在石墨烯上。制備的石墨烯氧化物復(fù)合物性能優(yōu)良，可以廣泛的應(yīng)用于鋰離子電池，超級(jí)電容器和電化學(xué)傳感等領(lǐng)域。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
在圖中：1-正極活性材料層，2-石墨烯包覆層，3-納米衍生層。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
石墨烯和石墨烯氧化物復(fù)合物的制備方法，包括以下步驟：
A將兒茶酚或兒茶酚衍生物溶解于溶劑中得到質(zhì)量濃度為0.1g/ml的兒茶酚或其衍生物溶液；
B將氧化石墨烯研磨成粉體，稱取一定量氧化石墨烯粉加入到兒茶酚或其衍生物的溶液中，磁力攪拌分散均勻；
C將步驟B中制得的溶液超聲分散1h，將分散液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜中；
D將高壓反應(yīng)釜置于150℃水浴下水熱反應(yīng)14h；
E將樣品過濾，水洗，真空干燥，得到石墨烯。
步驟A中所述的兒茶酚衍生物為多巴胺、α-甲基多巴胺、二羥基苯丙氨酸之一；所述的溶劑為水、甲醇、乙醇、異丙醇、甲酸、乙酸中的一種或幾種。
步驟B中所述的氧化石墨烯與兒茶酚或其衍生物的質(zhì)量比為1∶0.5～1∶10。一種采用以上石墨烯制備石墨烯-氧化物復(fù)合物的方法，包括以下步驟：
一、稱取一定量的氧化物前驅(qū)體，溶解于溶劑中得到質(zhì)量濃度為0.2～0.3g/ml氧化物前驅(qū)體溶液，將上述制所得的石墨烯研磨成粉體，稱取一定量的石墨烯粉體；
二、將稱量好的石墨烯粉加入氧化物前驅(qū)體溶液中，攪拌混合均勻，超聲分散1～4h，然后將分散液轉(zhuǎn)入到高壓反應(yīng)釜中，將高壓反應(yīng)釜置于150～200℃水浴下水熱反應(yīng)12～72h，將樣品抽濾，無水乙醇洗滌，真空干燥，得到石墨烯-氧化物復(fù)合物。
步驟一中所述的氧化物為ZrO2、TiO2、SiO2、SnO2、MnO2、Co3O4或NiO之一。
步驟二中所述的氧化物前驅(qū)體為五水合硝酸鋯、八水合氧氯化鋯、異丙醇鋯和鋯酸四丁酯，正硅酸乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷，鈦酸四丁酯、四氯化鈦、硝酸鈦，四氯化錫、草酸亞錫，醋酸錳、硫酸錳，二氯化鈷、硝酸鈷，氫氧化鎳之一。
步驟一中所述的溶劑為水、乙醇、異丙醇中的任意一種或幾種。
所述的石墨烯和氧化物前驅(qū)體的質(zhì)量比為1∶5～1∶90。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。