子水，升溫至150°C并在該溫度下保溫5h后冷卻至室溫，再加入其體積4倍的去離子水并以50rpm的速度攪拌30min，最后靜置5h，經(jīng)抽濾、洗滌、離心分離后得到沉淀物，該沉淀物在真空度為-0. 09MPa、溫度為70°C的條件下經(jīng)真空干燥至恒重得到黑色粉末狀的氧化石墨烯。
[0038]其中：鱗片石墨與NaN03的質(zhì)量比為1 :1 ;鱗片石墨與濃硫酸的質(zhì)量體積比為
5.0g ：100mL ;KMn04與濃硫酸的質(zhì)量體積比為12. 0g :100mL。
[0039]洗滌條件是指先用質(zhì)量濃度為10%的稀鹽酸洗滌lOmin，然后用蒸餾水洗滌15min0
[0040]離心分離的條件是指速率為lOOOOrpm，離心次數(shù)為3次，每次時間為180s。
[0041]⑵將檸檬酸在電熱套中加熱至250°C，并在該溫度下保溫lOmin，等到顏色由淡黃色變?yōu)槌壬珪r，滴加檸檬酸體積5倍的去離子水，再滴加濃度為2. 0mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至9，最終得到橙色澄清的石墨烯量子點溶液。
[0042]⑶將氧化石墨烯加入到石墨烯量子點溶液中，在超聲頻率為60kHz、時間為5h的條件下經(jīng)超聲得到分散均一的黑色溶液。
[0043]其中：氧化石墨烯與石墨烯量子點溶液的質(zhì)量體積比為40mg :30mL。
[0044](4)將Na2S203固體、聚乙二醇4000溶解在去離子水中，并加熱至100°C，然后加入濃鹽酸，以50rpm的速度劇烈攪拌lOmin后加入步驟⑶得到的黑色溶液，反應(yīng)15min，得到反應(yīng)液，該反應(yīng)液冷卻至室溫后以lOOOOrpm的速率離心180s，得到黑色固體。
[0045]其中：Na2S203固體與去離子水的質(zhì)量體積比為3. 0g ：500mL ;聚乙二醇4000與去離子水的質(zhì)量體積比為0. 5g ：500mL ;濃鹽酸與去離子水的體積比為20mL ：500mL ;黑色溶液與去離子水的體積比為1 :25。
[0046](5)將蔗糖溶于去離子水中，再加入黑色固體，在超聲頻率為60kHz、時間為15min的條件下進行超聲，經(jīng)超聲后的溶液置于60°C水浴中，然后加入濃硫酸以50rpm的速度劇烈攪拌5h，最后經(jīng)去離子水洗滌、離心、真空干燥后即得。
[0047]其中：蔗糖與去離子水的質(zhì)量體積比為1. 0g ：5. OmL ;黑色固體與去離子水的質(zhì)量體積比為0. lg ：5. OmL ;濃硫酸與去離子水的體積比為10mL :5. OmL。
[0048]離心的條件是指速率為lOOOOrpm，離心次數(shù)為7次，每次時間為180s。
[0049]真空干燥的條件均是指真空度為-0. 09MPa、溫度為70°C。
[0050]實施例3 —種摻雜石墨烯量子點的碳包覆硫微米材料的制備方法，包括以下步驟：
⑴將鱗片石墨、NaN03*散到濃硫酸中，冰水浴lOmin后緩慢加入KMnO 4，得到混合液；先將混合液升溫至8°C，并在該溫度下保溫3h，之后繼續(xù)升溫至50°C并在該溫度下保溫12h，然后在冰水浴條件下中向混合液中逐滴加入其體積1. 5倍的去離子水，升溫至110°C并在該溫度下保溫3h后冷卻至室溫，再加入其體積2. 5倍的去離子水并以35rpm的速度攪拌20min，最后靜置3h，經(jīng)抽濾、洗滌、離心分離后得到沉淀物，該沉淀物在真空度為-0. 08MPa、溫度為55°C的條件下經(jīng)真空干燥至恒重得到黑色粉末狀的氧化石墨烯。
[0051]其中：鱗片石墨與NaN03的質(zhì)量比為1 :1 ;鱗片石墨與濃硫酸的質(zhì)量體積比為
2.5g ：65mL ;KMn04與濃硫酸的質(zhì)量體積比為9. 0g :65mL。
[0052]洗滌條件是指先用質(zhì)量濃度為6%的稀鹽酸洗滌5min，然后用蒸餾水洗滌lOmin。
[0053]離心分離的條件是指速率為7500rpm，離心次數(shù)為2次，每次時間為120s。
[0054]⑵將檸檬酸在電熱套中加熱至200°C，并在該溫度下保溫5min，等到顏色由淡黃色變?yōu)槌壬珪r，滴加所述檸檬酸體積3倍的去離子水，再滴加濃度為1. Omol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至7，最終得到橙色澄清的石墨烯量子點溶液。
[0055]⑶將氧化石墨烯加入到石墨烯量子點溶液中，在超聲頻率為50kHz、時間為3h的條件下經(jīng)超聲得到分散均一的黑色溶液。
[0056]其中：氧化石墨稀與石墨稀量子點溶液的質(zhì)量體積比為30mg :20mL。
[0057]⑷將Na2S203固體、聚乙二醇4000溶解在去離子水中，并加熱至75°C，然后加入濃鹽酸，以35rpm的速度劇烈攪拌6min后加入步驟⑶得到的黑色溶液，反應(yīng)lOmin，得到反應(yīng)液，該反應(yīng)液冷卻至室溫后以7500rpm的速率離心120s，得到黑色固體。
[0058]其中：Na2S203固體與去離子水的質(zhì)量體積比為2. 0g ：325mL ;聚乙二醇4000與去離子水的質(zhì)量體積比為0. 3g ：325mL ;濃鹽酸與去離子水的體積比為15mL ：325mL ;黑色溶液與去離子水的體積比為1 :20。
[0059](5)將蔗糖溶于去離子水中，再加入黑色固體，在超聲頻率為50kHz、時間為lOmin的條件下進行超聲，經(jīng)超聲后的溶液置于35°C水浴中，然后加入濃硫酸以35rpm的速度劇烈攪拌3h，最后經(jīng)去離子水洗滌、離心、真空干燥后即得。
[0060]其中：蔗糖與去離子水的質(zhì)量體積比為0. 5g ：3. OmL ;黑色固體與去離子水的質(zhì)量體積比為0. 05g ：3. OmL ;濃硫酸與去離子水的體積比為6. 5mL :3. OmL。
[0061]離心的條件是指速率為7500rpm，離心次數(shù)為5次，每次時間為120s。
[0062]真空干燥的條件均是指真空度為-0. 08MPa、溫度為55°C。
【主權(quán)項】
1.一種摻雜石墨烯量子點的碳包覆硫微米材料的制備方法，包括以下步驟: ⑴將鱗片石墨、NaNO3分散到濃硫酸中，冰水浴5~15min后緩慢加入KMnO4,得到混合液；先將所述混合液升溫至5~10°C，并在該溫度下保溫l~5h，之后繼續(xù)升溫至20~80°C并在該溫度下保溫l~24h，然后在冰水浴條件下中向所述混合液中逐滴加入其體積0.5-3倍的去離子水，升溫至60~150°C并在該溫度下保溫l~5h后冷卻至室溫，再加入其體積1~4倍的去離子水并攪拌10~30min，最后靜置l~5h，經(jīng)抽濾、洗滌、離心分離后得到沉淀物，該沉淀物經(jīng)真空干燥至恒重得到黑色粉末狀的氧化石墨烯；所述鱗片石墨與所述NaNO3的質(zhì)量比為I:1 ;所述鱗片石墨與所述濃硫酸的質(zhì)量體積比為0.5-5.0g:30~100mL ;所述腸1104與所述濃硫酸的質(zhì)量體積比為6.0-12.0g:30~100mL ； ⑵將檸檬酸在電熱套中加熱至150~250°C，并在該溫度下保溫l~10min，等到顏色由淡黃色變?yōu)槌壬珪r，滴加所述檸檬酸體積1~5倍的去離子水，再滴加濃度為0.5-2.0mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值至5~9，最終得到橙色澄清的石墨烯量子點溶液； ⑶將所述氧化石墨烯加入到所述石墨烯量子點溶液中，經(jīng)超聲得到分散均一的黑色溶液；所述氧化石墨稀與所述石墨稀量子點溶液的質(zhì)量體積比為20~40mg:10~30mL ； ⑷將Na2S2O3固體、聚乙二醇4000溶解在去離子水中，并加熱至50~100°C，然后加入濃鹽酸，劇烈攪拌2~10min后加入所述步驟⑶得到的黑色溶液，反應(yīng)5~15min，得到反應(yīng)液，該反應(yīng)液冷卻至室溫后以5000~10000rpm的速率離心60~180s，得到黑色固體；所述Na2S2O3固體與所述去離子水的質(zhì)量體積比為1.0-3.0g:150~500mL ;所述聚乙二醇4000與所述去離子水的質(zhì)量體積比為0.1-0.5g:150~500mL ;所述濃鹽酸與所述去離子水的體積比為10~20mL:150~500mL ;所述黑色溶液與所述去離子水的體積比為1:15~25 ； (5)將蔗糖溶于去離子水中，再加入所述黑色固體進行超聲，經(jīng)超聲后的溶液置于10~60°C水浴中，然后加入濃硫酸劇烈攪拌l~5h，最后經(jīng)去離子水洗滌、離心、真空干燥后即得；所述蔗糖與所述去離子水的質(zhì)量體積比為0.1-1.0g:1.0-5.0mL ;所述黑色固體與所述去離子水的質(zhì)量體積比為0.01-0.1g:1.0-5.0mL ;所述濃硫酸與所述去離子水的體積比為3?1mL: 1.0?5.0mL02.如權(quán)利要求1所述的一種摻雜石墨稀量子點的碳包覆硫微米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟⑴中洗滌條件是指先用質(zhì)量濃度為3~10%的稀鹽酸洗滌l~10min，然后用蒸饋水洗滌5~15min。3.如權(quán)利要求1所述的一種摻雜石墨稀量子點的碳包覆硫微米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟⑴中離心分離的條件是指速率為5000~10000rpm，離心次數(shù)為1~3次，每次時間為60~180s。4.如權(quán)利要求1所述的一種摻雜石墨稀量子點的碳包覆硫微米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟⑴和所述步驟(5)中真空干燥的條件均是指真空度為-0.07—0.09MPa、溫度為 40~70°C。5.如權(quán)利要求1所述的一種摻雜石墨稀量子點的碳包覆硫微米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟⑶中超聲的條件是指超聲頻率為40kHz~60kHz，時間為l~5h。6.如權(quán)利要求1所述的一種摻雜石墨稀量子點的碳包覆硫微米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟⑶中超聲的條件是指超聲頻率為40kHz~60kHz，時間為5~15min。7.如權(quán)利要求1所述的一種摻雜石墨稀量子點的碳包覆硫微米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟⑶中離心的條件是指速率為5000~10000rpm，離心次數(shù)為3~7次，每次時間為60?180sο8.如權(quán)利要求1所述的一種摻雜石墨稀量子點的碳包覆硫微米材料的制備方法，其特征在于:所述步驟⑴、所述步驟⑷、所述步驟(5)中的攪拌的速度均為20~50rpm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種摻雜石墨烯量子點的碳包覆硫微米材料的制備方法，該方法包括以下步驟：⑴將鱗片石墨、NaNO3分散到濃硫酸中，冰水浴后緩慢加入KMnO4，經(jīng)升溫、保溫后在冰水浴條件下逐滴加入去離子水，經(jīng)抽濾、洗滌、離心分離、干燥，得到氧化石墨烯；⑵檸檬酸加熱、保溫后滴加去離子水，再滴加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值，得到石墨烯量子點溶液；⑶氧化石墨烯加入到石墨烯量子點溶液中，經(jīng)超聲得到黑色溶液；⑷Na2S2O3固體、聚乙二醇4000溶解、加熱，然后加入濃鹽酸，劇烈攪拌后加入黑色溶液反應(yīng)，經(jīng)冷卻至室溫后離心得到黑色固體；⑸蔗糖溶于去離子水后加入黑色固體進行超聲，水浴條件下加入濃硫酸劇烈攪拌，最后經(jīng)洗滌、離心、干燥即得。本發(fā)明方法簡單、成本低。
【IPC分類】H01M4/587, H01M4/38, H01M4/36
【公開號】CN105047866
【申請?zhí)枴緾N201510324681
【發(fā)明人】佘厚德, 蘇云云, 王瑞, 萬新磊, 康燕
【申請人】西北師范大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月15日