一种碳材料氧化物的制备方法技术

本发明专利技术实施例涉及一种碳材料氧化物的制备方法，特别涉及一种安全、简便、普适、可控的碳材料氧化物的制备方法。该制备方法包括以下步骤：将碳材料、氧化剂和冷冻成固体的浓酸置于耐酸且耐高温的反应釜中，密封；在使固体浓酸能融化的温度条件下反应；将反应釜冷却至自然松动后打开；对产物进行后处理得到碳材料氧化物。本发明专利技术提供的制备方法对多种碳材料具有普适性，可以用于制备氧化石墨、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、氧化碳纳米管、氧化炭黑、氧化碳纤维、氧化碳纳米纤维、氧化富勒烯、氧化石墨纳米纤维、含氧碳量子点等碳材料氧化物；且安全性高、步骤简单、产率高、产物类型可控、含氧量可调、成本低、适用于各种制备规模。

A preparation method of carbon oxide

【技术实现步骤摘要】
一种碳材料氧化物的制备方法
本专利技术涉及一种碳材料氧化物的制备方法，特别涉及一种安全、简便、普适、可控的碳材料氧化物的制备方法。
技术介绍
碳材料是人类生产生活中最重要的材料种类之一。煤炭等碳基化石材料是人类的主要能源之一；石墨烯、碳纳米管、碳量子点等纳米碳材料具有优越的性能和广泛的应用，是科研前沿热点。碳材料的表面特性对其性能和应用具有至关重要的作用。氧化是对碳材料表面特性进行调控的常用途径。合适的氧化可以显著改变碳材料的物理化学特性，改善材料的性能，扩展材料的应用。比如，煤炭经过氧化处理可以转变成碳量子点，在显示、生物、医药等领域有广泛的应用；石墨经过氧化可以制成氧化石墨烯，具有良好的分散性和可修饰性，并可以进一步转化为石墨烯、功能化石墨烯、石墨烯组装体等衍生材料。碳材料氧化物(氧化石墨、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、酸化碳纳米管、含氧碳纳米管、含氧碳量子点等)的研究受到广泛的关注。制备碳材料氧化物的方法多种多样，石墨可以通过Hummers法等进行氧化，得到氧化石墨烯；碳纳米管可以通过浓硝酸与浓硫酸加热回流的方法在表面形成含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳材料氧化物的制备方法，包括以下步骤：将碳材料、氧化剂和冷冻成固体的浓酸置于耐酸且耐高温的反应釜中，密封；在使固体浓酸能融化的温度条件下反应；将反应釜冷却至自然松动后打开；对产物进行后处理得到碳材料氧化物。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳材料氧化物的制备方法，包括以下步骤：将碳材料、氧化剂和冷冻成固体的浓酸置于耐酸且耐高温的反应釜中，密封；在使固体浓酸能融化的温度条件下反应；将反应釜冷却至自然松动后打开；对产物进行后处理得到碳材料氧化物。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：浓酸在-200～0℃的温度下冷冻成固体；可选地，浓酸在-100～0℃的温度下冷冻成固体；进一步可选地，浓酸在-60～-30℃的温度下冷冻成固体；或进一步可选地，浓酸在-30～0℃的温度下冷冻成固体。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：使固体浓酸能融化的温度条件为-5～400℃，可选地为0～260℃。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：碳材料、氧化剂和浓酸的质量比为1：(1～20)：(5～500)；可选地为1：(1～10)：(10～100)。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：碳材料包括：鳞片石墨、膨胀石墨、可膨胀石墨、碳纳米管、富勒烯、碳纤维、碳纳米纤维、石墨纳米纤维、碳量子点、炭黑、无定形炭、煤炭、焦炭、生物质炭和碳纳米角中的至少一种；
和/或，氧化剂包括：高锰酸钾、高锰酸钠、高锰酸锂、高铁酸钾、高铁酸钠、高氯酸钾、高氯酸钠、高碘酸钾、高碘酸钠、重铬酸钠、过氯酸钾、过硫酸钾、过硼酸钾和过硫酸铵中的至少一种；
和/或，碳材料氧化物包括：氧化石墨、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、氧化碳纳米管、氧化炭黑、氧化碳纤维、氧化碳纳米纤维、氧化富勒烯、氧化石墨纳米纤维、含氧碳量子点中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：将浓酸冷冻成固体的方式为：将浓酸直接置于反应釜中冷冻成固体或先冷冻成固体后再放入反应釜中；
和/或，碳材料和氧化剂放入反应釜前经过冷却；可选地，碳材料和氧化剂放入反应釜前经过冷却时，冷却温度为-100～20℃，冷却时间≥1h；
和/或，后处理包括：将产物倒入水中稀释，洗涤；可选地，后处理包括：将产物倒入水中稀释，并除去未反应完全的氧化剂，洗涤。


7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：浓酸为浓硫酸或含有浓硫酸的混酸，混...

【专利技术属性】
技术研发人员：包晨露，张松迪，刘明禹，王慧慧，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12