石墨烯材料的分级分离方法技术

本发明专利技术涉及石墨烯材料的分级分离方法，包括制备石墨烯材料的分散液，所述石墨烯材料为石墨烯、氧化石墨烯或石墨烯量子点及将所述石墨烯材料的分散液进行电泳，并每隔15min在电极侧取样，得到不同尺寸的石墨烯材料的分散液；其中，所述电泳的电压梯度为8V/cm～30V/cm，电泳的时间为2h～4h的步骤。上述石墨烯材料的分级分离方法基于电泳技术对石墨烯材料进行分级分离，经实验证明，该方法能够将不同尺寸的石墨烯材料分开，得到不同性能的石墨烯材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石墨烯材料
，特别是涉及一种石墨烯材料的分级分离方法。
技术介绍
自从2004年英国曼彻斯特大学的Andre Geim及Konstantin Novoselof首次成功剥离热解石墨并观测到石墨烯以来，学界内对于新型碳材料的研究热度就一直没有消退过。石墨烯的成功分离意味着理论对于二维晶体热力学不稳定的预言被破除，也就带来了许多新领域研究的可能。完美的石墨烯具有理想的二维结构，它由六边形晶格组成，每个碳原子通过σ键在晶格平面方向上与其他的三个碳原子结合，未成σ键的电子则作为π电子，组成了垂直于晶格平面的π轨道体系。π电子可在平面上任意移动，这赋予了石墨烯极好的导电性，能够承受比铜高六个数量级的电流密度。同样，石墨烯也具有创纪录的导热性，纯净石墨烯的导热率高达2000W·m-1·K-1～4000W·m-1·K-1。并且，石墨烯具有极好的强度和极高的表面积。不仅如此，石墨烯的特殊结构也赋予其独特的能带结构，使其具有完美的隧穿效应和半整数的量子霍尔效应、以及它从不消失的电导率。这些独特的性能使其在材料和电子电路等方面有着极大的应用前景。也因此，对石墨烯的大量制备有极大的需求。对于石墨烯而言，主要衡量其品质的关键参数可以从尺寸、片层厚度、缺陷浓度等几个方面去评估。其中，石墨烯的尺寸大小决定了其接触电阻的大小，片层厚度则决定了石墨烯的电子结构是否得到保持，而缺陷浓度的大小则决定了石墨烯能带被打开的程度大小。理想的石墨烯具有大的片层尺寸，尽可能薄的片层厚度与接近零的缺陷浓度，从而也就具有了各种不同的优异性能。然而当其片层尺寸与厚度发生变化后，石墨烯的电子结构也将进一步改变，从而有更多应用的可能。实际上，大尺寸的石墨烯片层正因为其尺寸大而接触电阻小，比表面积中非孔比表面积大，能够很好的在锂离子电池中作为导电剂和负极添加剂来使用；另外一方面，小尺寸的石墨烯片层则由于其尺寸小，能够轻易的渗透入细胞当中，因而可以作为负载药品的载体来使用。然而，目前的石墨烯的分离方法中，由于石墨烯尺寸小、密度低，无法通过传统的离心和过筛的方式有效分离不同尺寸的石墨烯；而膜过滤技术又耗时过长，且石墨烯不能溶解，也难以分离不同尺寸的石墨烯。因此，目前的石墨烯的分离方法很难将不同尺寸的石墨烯进行分开，从而难以发挥不同尺寸的石墨烯的作用。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种石墨烯材料的分级分离方法，用于将不同尺寸的石墨烯材料分开。一种石墨烯材料的分级分离方法，包括如下步骤：制备石墨烯材料的分散液，所述石墨烯材料为石墨烯、氧化石墨烯或石墨烯量子点；及将所述石墨烯材料的分散液进行电泳，并每隔15min在电极侧取样，得到不同尺寸的石墨烯材料的分散液；其中，所述电泳的电压梯度为8V/cm～30V/cm，电泳的时间为2h～4h。在其中一个实施例中，所述石墨烯材料为石墨烯，所述石墨烯材料的分散液中还包含表面活性剂。在其中一个实施例中，所述表面活化剂选自四甲基碳酸氢铵、四乙基碳酸氢铵、四丁基碳酸氢铵、十二烷基四甲基碳酸胍、十六烷基四甲基碳酸胍、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠及十六烷基苯磺酸钠中的至少一种。在其中一个实施例中，所述石墨烯材料的分散液的制备方法包括如下步骤：配制表面活性剂的水溶液；将石墨烯加入所述表面活性剂的水溶液中，搅拌均匀得到混合液；及将所述混合液进行超声分散后再进行离心，取上清液，得到所述石墨烯材料的分散液。在其中一个实施例中，所述表面活性剂的水溶液中，所述表面活性剂的质量百分比浓度为1％～10％。在其中一个实施例中，所述混合液中，所述石墨烯的浓度为0.1mg/mL～1mg/mL。在其中一个实施例中，还包括对所述不同尺寸的石墨烯材料的分散液进行处理的步骤，所述对所述不同尺寸的石墨烯材料的分散液进行处理的步骤具体为：将所述不同尺寸的石墨烯材料的分散液加热至60℃～80℃，然后过滤，取固体，在保护气体氛围中对所述固体进行干燥，得到不同尺寸的石墨烯粉体。在其中一个实施例中，所述石墨烯材料为氧化石墨烯，所述石墨烯材料的分散液的pH值为10～11。在其中一个实施例中，通过向所述石墨烯材料的分散液加入碱液调节所述石墨烯材料的分散液的pH值为10～11，所述碱液为质量百分比浓度为5％的氨水、质量百分比浓度为10％的氨水、质量百分比浓度为10％的氢氧化钠的水溶液、质量百分比浓度为10％的氢氧化钾的水溶液、饱和碳酸钠的水溶液或饱和碳酸氢铵的水溶液。在其中一个实施例中，还包括对所述不同尺寸的石墨烯材料的分散液进行处理的步骤，所述对所述不同尺寸的石墨烯材料的分散液进行处理的步骤具体为：分别将所述不同尺寸的石墨烯材料的分散液进行盐析，水洗后干燥，得到不同尺寸的氧化石墨烯粉体。上述石墨烯材料的分级分离方法基于电泳技术对石墨烯材料进行分级分离，经实验证明，该方法能够将不同尺寸的石墨烯材料分开，得到不同性能的石墨烯材料。附图说明图1为一实施方式的石墨烯材料的分级分离方法的流程图；图2(a)～图2(c)为实施例1的不同尺寸的石墨烯的原子力显微镜(AFM)图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。请参阅图1，一实施方式的石墨烯材料的分级分离方法，包括如下步骤10至步骤20。步骤10：制备石墨烯材料的分散液，石墨烯材料为石墨烯、氧化石墨烯或石墨烯量子点。当石墨烯材料为石墨烯时，石墨烯材料的分散液还包括表面活性剂。由于石墨烯不带电荷，引入表面活性剂给石墨烯附加上电荷。不同尺寸的石墨烯对表面活性剂的吸附程度不同，随即所带的电荷量亦不同，通过电泳能够实现不同尺寸的石墨烯的分离。并且，引入表面活性剂有利于石墨烯的分散，能够维持石墨烯分散液的稳定性。表面活性剂选自四甲基碳酸氢铵、四乙基碳酸氢铵、四丁基碳酸氢铵、十二烷基四甲基碳酸胍、十六烷基四甲基碳酸胍、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠及十六烷基苯磺酸钠中的至少一种。上述表面活性剂较易除去而不会影响石墨烯的品质，保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯材料的分级分离方法，其特征在于，包括如下步骤：制备石墨烯材料的分散液，所述石墨烯材料为石墨烯、氧化石墨烯或石墨烯量子点；及将所述石墨烯材料的分散液进行电泳，并每隔15min在电极侧取样，得到不同尺寸的石墨烯材料的分散液；其中，所述电泳的电压梯度为8V/cm～30V/cm，电泳的时间为2h～4h。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯材料的分级分离方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备石墨烯材料的分散液，所述石墨烯材料为石墨烯、氧化石墨烯或石墨
烯量子点；及
将所述石墨烯材料的分散液进行电泳，并每隔15min在电极侧取样，得到
不同尺寸的石墨烯材料的分散液；其中，所述电泳的电压梯度为8V/cm～30V/cm，
电泳的时间为2h～4h。
2.根据权利要求1所述的石墨烯材料的分级分离方法，其特征在于，所述
石墨烯材料为石墨烯，所述石墨烯材料的分散液中还包含表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的石墨烯材料的分级分离方法，其特征在于，所述
表面活化剂选自四甲基碳酸氢铵、四乙基碳酸氢铵、四丁基碳酸氢铵、十二烷
基四甲基碳酸胍、十六烷基四甲基碳酸胍、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基
磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠及十六烷基苯磺酸钠中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的石墨烯材料的分级分离方法，其特征在于，所述
石墨烯材料的分散液的制备方法包括如下步骤：
配制表面活性剂的水溶液；
将石墨烯加入所述表面活性剂的水溶液中，搅拌均匀得到混合液；及
将所述混合液进行超声分散后再进行离心，取上清液，得到所述石墨烯材
料的分散液。
5.根据权利要求4所述的石墨烯材料的分级分离方法，其特征在于，所述
表面活性剂的水溶液中，所述表面活性剂的质量百分比浓度为1％～10％。
6.根据权利要求4所述的石墨烯材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：张麟德，张明东，
申请(专利权)人：深圳粤网节能技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44