行步驟2)。
[0080]步驟2)的目的是優(yōu)化還原劑的還原條件。作為步驟2)中使用的pH調(diào)節(jié)劑，可以提及醋酸、鹽酸、氫氧化鈉、氨水、碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸氫鈉以及碳酸鈉等，優(yōu)選使用氨水或醋酸。為了有利地進(jìn)行隨后步驟3)的還原，通常需要將經(jīng)步驟1)處理的石墨烯氧化物的水溶液的pH調(diào)節(jié)至6-12，優(yōu)選調(diào)節(jié)至9-10。
[0081]在本發(fā)明方法的步驟3)中，將步驟2)得到的經(jīng)pH調(diào)節(jié)的石墨烯氧化物的水溶液用還原劑還原，得到石墨烯。該步驟的還原是常規(guī)的，只要能得到石墨烯即可。該還原通常在60-100°C的溫度下進(jìn)行，優(yōu)選在80-100°C的溫度下進(jìn)行。還原時(shí)間通常為15_300min，優(yōu)選為15-90min。作為步驟3)中使用的還原劑，沒有特別的限制，可使用任何能將石墨烯氧化物還原為石墨烯的還原劑。優(yōu)選使用選自下組中的一種或多種作為還原劑:水合肼、抗壞血酸和硼氫化鈉。
[0082]由于石墨烯氧化物的水溶液在還原之前經(jīng)過了升降溫的預(yù)處理，因此可大大減少還原劑的用量。根據(jù)本發(fā)明，通常而言，還原劑(例如水合肼)的用量為將石墨烯氧化物全部還原所需還原劑摩爾量的1.0-1.5倍，優(yōu)選為1.2-1.3倍。
[0083]還原之后，通過常規(guī)后處理，即可獲得石墨烯。后處理包括過濾、洗滌和干燥。
[0084]通過本發(fā)明方法來制備石墨烯，可以大大減少還原劑的用量。另外，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，通過包括步驟a)_j)的方法來制備石墨稀氧化物，石墨稀的制備因石墨稀氧化物的制備過程大大縮短而縮短其制備過程，并且因所制備石墨烯氧化物具有高純度而具有高純度，其通常可達(dá)到99 %，優(yōu)選至少為99.5 %。
【附圖說明】
[0085]圖1為實(shí)施例la制備的石墨烯氧化物的SEM圖；
[0086]圖2為實(shí)施例la制備的石墨烯氧化物的TEM圖；
[0087]圖3為實(shí)施例la制備的石墨烯氧化物的XRD圖；
[0088]圖4為實(shí)施例lb制備的石墨烯的SEM圖；
[0089]圖5為實(shí)施例lb制備的石墨烯的TEM圖；
[0090]圖6為實(shí)施例lb制備的石墨烯的XRD圖；
[0091]圖7為實(shí)施例le制備的石墨烯的SEM圖；
[0092]圖8為實(shí)施例le制備的石墨烯的TEM圖；以及
[0093]圖9為實(shí)施例le制備的石墨烯的XRD圖。
[0094]實(shí)施例
[0095]下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，應(yīng)當(dāng)指出的是，這些實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的示范性說明，而不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
[0096]參考實(shí)施例
[0097]步驟a)
[0098]將2L燒杯置于18-25°C的恒溫水浴鍋中，加入鱗片狀的可膨脹石墨20g、硝酸鈉10g以及濃硫酸500ml，使用電動(dòng)攪拌器以120rpm的速率攪拌15min，使溶液混合均勻。使用冰浴，保證恒溫水浴鍋溫度保持在0-4°C，在lh內(nèi)向燒杯內(nèi)分15-30次緩慢加入ΚΜη04*60go全部添加后保持冰水浴，在120rpm的速率下攪拌反應(yīng)lh。除去冰浴，將水浴鍋升溫至35±2.5°C，使用500ml分液漏斗分兩次向燒杯中滴加自來水900ml。滴加完成需時(shí)2h。之后使溶液在35°C下繼續(xù)反應(yīng)lh。室溫下(20°C -25°C )靜置24h，然后將恒溫水浴鍋升溫至98°C，繼續(xù)攪拌反應(yīng)lh，即得到包含石墨氧化物的反應(yīng)混合物。
[0099]對(duì)比例1
[0100]b)將參考實(shí)施例中制備的包含石墨氧化物的反應(yīng)混合物1500mL用自來水稀釋成按不溶性固體物質(zhì)計(jì)為2g/L的水分散體。
[0101]c)將步驟b)所得水分散體用攪拌棒攪拌均勻后靜置12小時(shí)，潷析除去上層清液。
[0102]d)將步驟b)和c)重復(fù)1次。
[0103]e)將步驟d)中除去上層清液之后得到的殘留物用水稀釋成按不溶性固體物質(zhì)計(jì)為lg/L的水分散體，將所得水分散體進(jìn)行分級(jí)過濾:先將所得水分散體過濾通過30目的粗篩，然后將粗篩的篩上物用水稀釋形成0.5g/L的水分散體后過濾通過300目的細(xì)篩，其中過一次粗篩和過一次細(xì)篩各自在2分鐘的時(shí)間內(nèi)完成；然后依先過粗篩后過細(xì)篩重復(fù)前述分級(jí)過濾3次。
[0104]f)將步驟e)中過最后一次細(xì)篩得到的細(xì)篩篩上物置于烘箱中在85°C下干燥12小時(shí)，然后使用瑪瑙研缽對(duì)所得干燥物進(jìn)行研磨，過篩，取通過30目篩子的粉體。
[0105]g)將步驟f)得到的粉體放入外徑10cm、厚度2mm的石英半圓盤中，將該半圓盤置于合肥科晶0TF-1200X管式爐中，在氮?dú)鈿夥障驴刂茪饬髁繛?0sccm、以15°C /min的升溫速率升至350°C并在此溫度下保溫30min，以進(jìn)行熱膨脹，得到熱膨脹產(chǎn)物。
[0106]h)將步驟g)得到的熱膨脹產(chǎn)物用自來水一一水的用量應(yīng)使得所形成的水分散體中不溶性固體物質(zhì)量為2g/L——清洗1次，抽濾除去液體，該抽濾在2分鐘內(nèi)即可完成。
[0107]i)將步驟h)的干燥產(chǎn)物分散在水中形成lwt%的水分散體，將所得水分散體用800W昆山超聲波清洗器KQ-800GKDV超聲處理30分鐘，得到石墨烯氧化物溶膠。
[0108]j)將步驟i)所得石墨烯氧化物溶膠在烘箱中于85°C下干燥24h干燥，即得到石墨烯氧化物粉末，該粉末的純度為99.5%。
[0109]k)將步驟i)得到的全部石墨烯氧化物溶膠用自來水稀釋成lg/L的石墨烯氧化物水溶液，取2L該稀釋的石墨烯氧化物水溶液使用氨水調(diào)節(jié)至pH值為10，然后加入0.5ml水合肼，升溫至100°C并保持15分鐘，冷卻，過濾，放入烘箱中于85°C下干燥24h，得到石墨烯，共2g，純度為99.5%。
[0110]該實(shí)施例步驟e)至步驟j)總計(jì)耗時(shí)不超過39小時(shí)。
[0111]實(shí)施例la
[0112]重復(fù)對(duì)比例1，不同之處在于其步驟k)如下:
[0113]k)將步驟i)得到的全部石墨烯氧化物溶膠用自來水稀釋成lg/L的石墨烯氧化物水溶液。取2L該稀釋的石墨烯氧化物水溶液升溫至60°C并在該溫度下保持300分鐘后降溫至20°C，以進(jìn)行預(yù)處理。之后使用氨水將經(jīng)預(yù)處理的水溶液調(diào)節(jié)至pH值為10，然后加入0.2ml水合肼，升溫至100°C并保持15分鐘，冷卻，過濾，放入烘箱中于85°C下干燥24h，得到石墨烯，共2g，純度為99.5 %。
[0114]實(shí)施例lb
[0115]重復(fù)實(shí)施例la，不同之處在于:將稀釋的石墨烯氧化物水溶液升溫至70°C并在該溫度下保持150分鐘后降溫至15°C，以進(jìn)行預(yù)處理。最終得到2g石墨烯，純度為99.5%。
[0116]實(shí)施例lc
[0117]重復(fù)實(shí)施例la，不同之處在于:將稀釋的石墨烯氧化物水溶液升溫至90°C并在該溫度下保持90分鐘后降溫至10°C，以進(jìn)行預(yù)處理。最終得到2g石墨烯，純度為99.5%。
[0118]實(shí)施例1d
[0119]重復(fù)實(shí)施例la，不同之處在于:將經(jīng)預(yù)處理的石墨烯氧化物水溶液的pH調(diào)節(jié)至7而不是調(diào)節(jié)為10。最終得到2g石墨烯，純度為99.5%。
[0120]實(shí)施例le
[0121]重復(fù)對(duì)比例1，不同之處在于其步驟k)如下:
[0122]k)將步驟i)得到的全部石墨烯氧化物溶膠用自來水稀釋成lg/L的石墨烯氧化物水溶液。取2L該稀釋的石墨烯氧化物水溶液升溫至90°C并在該溫度下保持90分鐘后降溫至20°C，以進(jìn)行預(yù)處理。之后使用氨水將經(jīng)預(yù)處理的水溶液調(diào)節(jié)至pH值為10，然后加入0.2g硼氫化鈉，升溫至100°C并保持15分鐘，冷卻，過濾，放入烘箱中于85°C下干燥24h，得到石墨烯，共2g，純度為99.5 %。
[0123]對(duì)比例le:
[0124]重復(fù)對(duì)比例1，不同之處在于其步驟k)如下:
[0125]k)將步驟i)得到的全部石墨烯氧化物溶膠用自來水稀釋成lg/L的石墨烯氧化物水溶液。取2L該稀釋的石墨烯氧化物水溶液升溫至90°C并在該溫度下保持90分鐘。之后使用氨水將經(jīng)預(yù)處理的水溶液調(diào)節(jié)至pH值為10，然后加入0.2g硼氫化鈉，升溫至100°C并保持15分鐘，冷卻，過濾，放入烘箱中于85°C下干燥24h，得到石墨烯，共2g，純度為98%。
[0126]實(shí)施例1f
[0127]重復(fù)對(duì)比例1，不同之處在于其步驟k)如下:
[0128]k)將步驟i)得到的全部石墨烯氧化物溶膠用自來水稀釋成lg/L的石墨烯氧化物水溶液。取2L該稀釋的石墨烯氧化物水溶液升溫至90°C并在該溫度下保持90分鐘后降溫至20°C，以進(jìn)行預(yù)處理。之后使用氨水將經(jīng)預(yù)處理的水溶液調(diào)節(jié)至pH值為10，然后加入0.2g抗壞血酸，升溫至100°C并保持15分鐘，冷卻，過濾，放入烘箱中于85°C下干燥24h，得到石墨烯，共2g，純度為99.5 %。
[0129]對(duì)比例If
[0130]重復(fù)對(duì)比例1，不同之處在于其步驟k)如下:
[0131]k)將步驟i)得到的全部石墨烯氧化物溶膠用自來水稀釋成lg/L的石墨烯氧化物水溶液。取2L該稀釋的石墨烯氧化物水溶液升溫至90°C并在該溫度下保持90分鐘。之后使用氨水將經(jīng)預(yù)處理的水溶液調(diào)節(jié)至pH值為10，然后加入0.2g的抗壞血酸，升溫至100°C并保持15分鐘，冷卻，過濾，放入烘箱中于85°C下干燥24h，得到石墨烯，共2g，純度為98%。
[0132]對(duì)比例lg
[0133]重復(fù)對(duì)比例1，不同之處在于其步驟k)如下:
[0134]k)將步驟i)得到的全部石墨烯氧化物溶膠用自來水稀釋成lg/L的石墨烯氧化物水溶液。取2L該稀釋的石墨烯氧化物水溶液升溫至90°C并在該溫度下保持90分鐘。之后使用氨水將經(jīng)預(yù)處理的水溶液調(diào)節(jié)至pH值為10，然后加入0.5ml水合肼，升溫至100°C并保持15分鐘，冷卻，過濾，放入烘箱中于85°C下干燥24h，得到石墨烯，共2g，純度為98%。
[0135]對(duì)比例2
[0136]b)將參考實(shí)施例中制備的包含石墨氧化物的反應(yīng)混合物1500mL用自來水稀釋成按不溶性固體物質(zhì)計(jì)為2g/L的水分散體。
[0137]c)將步驟b)所得水分散體用攪拌棒攪拌均勻后靜置12小時(shí)，潷析除去上層清液。
[0138]d)將步驟b)和c)重復(fù)1次。
[0139]e)將步驟d)中除去上層清液之后得到的殘留物用水稀釋成按不溶性固體物質(zhì)計(jì)為lg/L的水分散體，將所得水分散體進(jìn)行分級(jí)過