微晶石墨烯的制备方法技术

本发明专利技术公开了微晶石墨烯的制备方法，其包括以下步骤：称取微晶石墨加入到混酸中，并置于冰浴中并搅拌使其充分混合；在搅拌条件下向步骤一得到的溶液中缓慢加入高锰酸钾；将步骤二中得到的溶液置于恒温水浴中，并搅拌一段时间，溶液温度稳定后，采用去离子水缓慢地将溶液稀释3~5倍，并将反应温度控制在80℃以内；在搅拌条件下向步骤三得到的溶液中，滴入浓度为5%的双氧水，直至溶液无气泡产生且溶液呈凝胶状；过滤步骤四所得反应物，并采用浓度为5%的盐酸和去离子水充分洗涤滤饼直至滤液呈中性；将滤饼置于60~80℃下干燥48h，制得氧化微晶石墨烯样品；将氧化微晶石墨烯样品置于氩气保护的气氛炉中，在200~1000℃条件下进行热还原，制得还原的微晶石墨烯。

Preparation of microcrystalline graphene

The invention discloses a method for preparing microcrystalline graphene, which comprises the following steps: weighing microcrystalline graphite added to the mixed acid, and placed in an ice bath and stirred mixing; Potassium Permanganate slowly added to the solution under stirring to get a step in the solution in a constant temperature water bath; step 2 to in a period of time, and mixing, solution temperature stability, using deionized water will slowly dilute solution of 3~5 times, and the reaction temperature is controlled at 80 DEG C; under stirring to obtain the solution in step three, drop into the concentration of 5% hydrogen peroxide solution, until no bubbles and a gel solution shape; filter obtained in step four reactants, and the concentration of hydrochloric acid and deionized water to wash the cake 5% until the filtrate is neutral; drying the filter cake in a 48h 60~80 C prepared graphene oxide ceramics The oxidized microcrystalline graphene samples were placed in an atmosphere furnace protected by argon gas, and the reduced microcrystalline graphene was obtained by thermal reduction at 200~1000 C.

【技术实现步骤摘要】
微晶石墨烯的制备方法
本专利技术涉及石墨膨化领域，具体地涉及一种采用微晶石墨来制作石墨烯的的微晶石墨烯的制备方法。
技术介绍
石墨烯是一种由碳的六元环通过键合作用组成的片层状结构。由于石墨烯具有高的导电性，大的比表面积，好的化学稳定性，以及热稳定性和机械柔韧性，使其在光电材料，光催化材料，磁性吸波材料等方面有着广泛的应用，而且由于石墨烯较高的锂离子扩散能力，它在锂离子电池等能源储存与转换材料上也有着很好的应用前景。目前制备石墨烯的主要方法有：化学气相沉积法、微机械剥离法以及液相条件下的有机分子分散法、离子插层法、溶剂热法和氧化还原法等。氧化还原法是将石墨氧化得到在溶液中分散(超声分散、高速离心)的氧化石墨烯，再用还原剂还原制备石墨烯；其成本低、产率高，是未来大量生产石墨烯的最佳途径之一。目前氧化石墨烯的制备及研究多数是以鳞片石墨为原料，极少采用天然微晶石墨为原料。其主要原因在于微晶石墨的结晶度低，晶质结构混乱，使得其氧化插层的难度大。但是，天然微晶石墨作为一种由小晶粒聚集而成的多晶体，微晶石墨来源广泛、价格低廉，石墨化程度高，其本身就具有良好的电化学循环性能。所以，若是采用天然微晶石墨为原料制备出微晶石墨烯，必然会降低现阶段石墨烯的制备成本，提升微晶石墨的附加值。综上，现提供一种采用微晶石墨来制作石墨烯的的微晶石墨烯的制备方法。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种采用微晶石墨来制作石墨烯的的微晶石墨烯的制备方法。为此，本专利技术提供了微晶石墨烯的制备方法，其包括以下步骤：步骤一、称取微晶石墨加入到混酸中，并置于冰浴中并搅拌使其充分混合，其中，所述微晶石墨与混酸满足以下条件：微晶石墨（g）：混酸（ml）=1:25；步骤二、在搅拌条件下向步骤一得到的溶液中缓慢加入高锰酸钾，其中，所述微晶石墨与所述高锰酸钾满足以下质量比：微晶石墨（g）：高锰酸钾（g）=1:4；步骤三、将步骤二中得到的溶液置于恒温水浴中，并搅拌一段时间，溶液温度稳定后，采用去离子水缓慢地将溶液稀释3~5倍，并将反应温度控制在80℃以内；步骤四、在搅拌条件下向步骤三得到的溶液中，滴入浓度为5%的双氧水，直至溶液无气泡产生且溶液呈凝胶状；步骤五、过滤步骤四所得反应物，并采用浓度为5%的盐酸和去离子水充分洗涤滤饼直至滤液呈中性；步骤六、将滤饼置于60~80℃下干燥48h，制得氧化微晶石墨烯样品；步骤七、将氧化微晶石墨烯样品置于氩气保护的气氛炉中，在200~1000℃条件下进行热还原，制得还原的微晶石墨烯。在步骤一中，所述微晶石墨为高纯微晶石墨，其固含量为99%，D90=20μm。在步骤一中，所述混酸由浓硫酸和浓硝酸混合而成，其中，浓硫酸和浓硝酸的配比为：6:1~3:1。在步骤一中，置于冰浴中时，匀速搅拌且搅拌时间为30min。在步骤二中，高锰酸钾的加入时间大于30min，加入完成后继续搅拌1h，且将温度控制在0~15℃。在步骤三中，所述恒温水浴的温度设为35℃，且搅拌时间为25~40min，且最后将溶液温度控制在80℃以下并反应10~30min。本专利技术相对于现有技术，具有如下优点之处：在本专利技术中，采用微晶石墨为原料来制备石墨烯，其相较于鳞片石墨成本低、来源广；采用混酸作为插层剂来制备氧化微晶石墨烯，解决了微晶石墨插层困难的问题，同时，采用高温还原法来还原氧化石墨烯，避免了传统还原剂（如水合肼、硼氢化钠等）的毒害性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所述的微晶石墨烯的制备方法所制得的氧化微晶石墨烯SEM图谱；图2为本专利技术所述的微晶石墨烯的制备方法所制得的微晶石墨烯SEM图谱；图3为本专利技术所述的微晶石墨烯的制备方法所制得的微晶石墨烯TEM图谱。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。本实施例提供了微晶石墨烯的制备方法，其包括以下步骤：步骤一、称取微晶石墨加入到混酸中，并置于冰浴中并搅拌使其充分混合，其中，所述微晶石墨与混酸满足以下条件：微晶石墨（g）：混酸（ml）=1:25；步骤二、在搅拌条件下向步骤一得到的溶液中缓慢加入高锰酸钾，其中，所述微晶石墨与所述高锰酸钾满足以下质量比：微晶石墨（g）：高锰酸钾（g）=1:4；步骤三、将步骤二中得到的溶液置于恒温水浴中，并搅拌一段时间，溶液温度稳定后，采用去离子水缓慢地将溶液稀释3~5倍，并将反应温度控制在80℃以内；步骤四、在搅拌条件下向步骤三得到的溶液中，滴入浓度为5%的双氧水，直至溶液无气泡产生且溶液呈凝胶状；步骤五、过滤步骤四所得反应物，并采用浓度为5%的盐酸和去离子水充分洗涤滤饼直至滤液呈中性；步骤六、将滤饼置于60~80℃下干燥48h，制得氧化微晶石墨烯样品；步骤七、将氧化微晶石墨烯样品置于氩气保护的气氛炉中，在200~1000℃条件下进行热还原，制得还原的微晶石墨烯。在本实施例中，采用微晶石墨为原料来制备石墨烯，其相较于鳞片石墨成本低、来源广；采用混酸作为插层剂来制备氧化微晶石墨烯，解决了微晶石墨插层困难的问题，同时，采用高温还原法来还原氧化石墨烯，避免了传统还原剂（如水合肼、硼氢化钠等）的毒害性。其中，在步骤一中，优选所述微晶石墨为高纯微晶石墨，其固含量为99%，D90=20μm。在步骤一中，所述混酸由浓硫酸和浓硝酸混合而成，其中，浓硫酸和浓硝酸的配比为：6:1~3:1。即浓硫酸和浓硝酸的配比可以为6:1或5:1或4:1或3:1或5.8:1或4.2:1或3.8:1等所要求配比范围内的任一比值。作为优选的实施方式，在步骤一中，置于冰浴中时，匀速搅拌且搅拌时间为30min。同时，在步骤二中，高锰酸钾的加入时间大于30min，加入完成后继续搅拌1h，且将温度控制在0~15℃。在步骤三中，所述恒温水浴的温度设为35℃，且搅拌时间为25~40min，且最后将溶液温度控制在80℃以下并反应10~30min。本实施例的优选的具体实施方式如下：步骤一、选择10g高纯微晶石墨加入250ml的浓硫酸和浓硝酸的混酸溶液中，并置于冰浴中，以一定转速均匀搅拌30min，使二者充分混合；其中，高纯微晶石墨的固含量为99%、D90=20μm，浓硫酸和浓硝酸配比为5:1；步骤二、称取40g高锰酸钾并在搅拌条件下缓慢加入步骤一所得的溶液中，其加入时间长于30min，也就是说，在30min以上的时间里将40g高锰酸钾缓慢加入步骤一所得的溶液中；当40g高锰酸钾完全加入后，继续搅拌1h，整个步骤二中，都将温度控制在0~15℃之间；步骤三、将步骤二中得到的溶液置于温度为40℃的恒温水浴中，并搅拌30min，并待溶液温度稳定后，采用去离子水缓慢地将溶液稀释3~5倍，并将反应温度控制在80℃以内，最本文档来自技高网...

【技术保护点】
微晶石墨烯的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：步骤一、称取微晶石墨加入到混酸中，并置于冰浴中并搅拌使其充分混合，其中，所述微晶石墨与混酸满足以下条件：微晶石墨（g）：混酸（ml）=1:25；步骤二、在搅拌条件下向步骤一得到的溶液中缓慢加入高锰酸钾，其中，所述微晶石墨与所述高锰酸钾满足以下质量比：微晶石墨（g）：高锰酸钾（g）=1:4；步骤三、将步骤二中得到的溶液置于恒温水浴中，并搅拌一段时间，溶液温度稳定后，采用去离子水缓慢地将溶液稀释3~5倍，并将反应温度控制在80℃以内；步骤四、在搅拌条件下向步骤三得到的溶液中，滴入浓度为5%的双氧水，直至溶液无气泡产生且溶液呈凝胶状；步骤五、过滤步骤四所得反应物，并采用浓度为5%的盐酸和去离子水充分洗涤滤饼直至滤液呈中性；步骤六、将滤饼置于60~80℃下干燥48h，制得氧化微晶石墨烯样品；步骤七、将氧化微晶石墨烯样品置于氩气保护的气氛炉中，在200~1000℃条件下进行热还原，制得还原的微晶石墨烯。

【技术特征摘要】
1.微晶石墨烯的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：步骤一、称取微晶石墨加入到混酸中，并置于冰浴中并搅拌使其充分混合，其中，所述微晶石墨与混酸满足以下条件：微晶石墨（g）：混酸（ml）=1:25；步骤二、在搅拌条件下向步骤一得到的溶液中缓慢加入高锰酸钾，其中，所述微晶石墨与所述高锰酸钾满足以下质量比：微晶石墨（g）：高锰酸钾（g）=1:4；步骤三、将步骤二中得到的溶液置于恒温水浴中，并搅拌一段时间，溶液温度稳定后，采用去离子水缓慢地将溶液稀释3~5倍，并将反应温度控制在80℃以内；步骤四、在搅拌条件下向步骤三得到的溶液中，滴入浓度为5%的双氧水，直至溶液无气泡产生且溶液呈凝胶状；步骤五、过滤步骤四所得反应物，并采用浓度为5%的盐酸和去离子水充分洗涤滤饼直至滤液呈中性；步骤六、将滤饼置于60~80℃下干燥48h，制得氧化微晶石墨烯样品；步骤七、将氧化微晶石墨烯样品置于氩气保护的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林前锋，李丽萍，
申请(专利权)人：湖南国盛石墨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43