一种对石墨烯进行氧化的方法技术

本发明专利技术涉及无机碳材料结构改性技术，具体涉及一种将石墨烯进行氧化处理的方法，其特征是在室温下将石墨烯放入电子束辐照室内，经一定的电子束加速电压、束流和辐照剂量处理，石墨烯粉末中少层石墨烯的层间间距变大，氧化石墨烯的结构出现，石墨烯中含氧官能团的数量增多。本发明专利技术方法简单，成本低廉，便于工业化批量处理石墨烯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机碳材料结构改性技术，具体涉及一种将石墨烯进行氧化处理的方法。
技术介绍
石墨烯因其二维晶体结构特殊、质量轻且比表面积大等优点，不仅拥有优异的电学性能、导热性能和机械强度，而且还具有一些独特的性能，如量子霍尔效应和量子隧穿效应等；石墨烯的重要用途之一是用于制备高性能纳米复合材料，但石墨烯既不亲水也不亲油，加之化学反应惰性阻碍了它的应用，因而促进其应用及发展的有效办法是将其进行功能化，使其可分散于某种溶液，而氧化则是功能化的前提基础；目前对石墨烯进行氧化研究方法少被提及，而对纳米碳材料功能化的主要方法为强酸氧化法和氟化法，通过在材料表面引入水溶性基团，提高其在聚合物中的分散性，这两种方法均不同程度的存在反应周期长，工艺流程繁冗，因溶剂介入而损害材料等问题，因此，开发环保型的石墨烯的氧化方法十分必要。
技术实现思路
为解决石墨烯的可控氧化，且目前所存在的方法反应周期长、工艺繁冗等问题，本专利技术提供了一种氧化石墨烯的方法，在电子束辐照下，增大石墨烯粉末中少层石墨烯的层间距离，在石墨烯中引入含氧官能团，使石墨烯材料被氧化。本专利技术的技术方案是将石墨烯放入辐照源室内进行电子束辐照，辐照处理在室温和空气条件下进行，所述电子束辐照加速电压为50keV 5MeV，束流为20 μ A 2mA，辐照剂量为IX IO5Gy 6Xl(fGy，由于电子束辐照能量高、穿透力强，辐照提供的能量可以在石墨烯材料内部的缺陷处产生碳自由基，碳自由基可与空气中的氧发生反应，从而在石墨烯表面及层间弓I入含氧基团，使得石墨烯层间间距增大并被氧化。本专利技术所述的对石墨烯进行氧化处理的方法具有操作过程简单、成本低廉、绿色环保的优点，可实现工业化批量处理。附图说明图1是在电子束辐照300kGy的辐照剂量石墨烯辐照前后的XRD谱图中002晶面所对应的衍射峰；(a)未辐照的石墨烯；(b)辐照后的石墨烯。具体实施例方式实施例1 取石墨烯粉末放入玻璃瓶中，将玻璃瓶置于电子束辐照的辐照室中，加速电压为5MeV， 束流为200 μ Α,辐照剂量为3 X IO5Gy,辐照后取少量的石墨烯粉末进行X射线衍射(XRD)分析，辐照前后石墨烯粉末的XRD谱图如图1所示，通过XRD分析发现，经辐照后的石墨烯粉末中出现了氧化石墨烯的特征峰(对应于2 θ =12. 0°)，表明石墨烯被氧化。实施例2 取石墨烯粉末放入玻璃瓶中，将玻璃瓶置于电子束辐照的辐照室中，加速电压为 50KeV,束流为2mA，辐照剂量为6X IO6Gy,辐照后取少量的石墨烯粉末进行X射线衍射 (XRD)分析，辐照前后石墨烯粉末的XRD谱图与图1类似，通过XRD分析发现，经辐照后的石墨烯粉末中出现了氧化石墨烯的特征峰(对应于2 Θ = 12. 0°)，表明石墨烯被氧化。实施例3 取石墨烯粉末放入玻璃瓶中，将玻璃瓶置于电子束辐照的辐照室中，加速电压为 200KeV，束流为1.8mA，辐照剂量为5 X IO6Gy,辐照后取少量的石墨烯粉末进行X射线衍射 (XRD)分析，辐照前后石墨烯粉末的XRD谱图与图1类似，通过XRD分析发现，经辐照后的石墨烯粉末中出现了氧化石墨烯的特征峰(对应于2 Θ = 12. 0°)，表明石墨烯被氧化。实施例4:取石墨烯粉末放入玻璃瓶中，将玻璃瓶置于电子束辐照的辐照室中，加速电压为 500KeV,束流为1. 6mA,辐照剂量为4. 5 X IO6Gy,辐照后取少量的石墨烯粉末进行X射线衍射(XRD)分析，辐照前后石墨烯粉末的XRD谱图与图1类似，通过XRD分析发现，经辐照后的石墨烯粉末中出现了氧化石墨烯的特征峰(对应于2 Θ = 12. 0°)，表明石墨烯被氧化。实施例5:取石墨烯粉末放入玻璃瓶中，将玻璃瓶置于电子束辐照的辐照室中，加速电压为IMeV, 束流为1. 5mA，辐照剂量为4X lOty，辐照后取少量的石墨烯粉末进行X射线衍射(XRD)分析，辐照前后石墨烯粉末的XRD谱图与图1类似，通过XRD分析发现，经辐照后的石墨烯粉末中出现了氧化石墨烯的特征峰(对应于2 θ = 12. 0°)，表明石墨烯被氧化。实施例6:取石墨烯粉末放入玻璃瓶中，将玻璃瓶置于电子束辐照的辐照室中，加速电压为3MeV， 束流为1. 2mA，辐照剂量为2 X IOty，辐照后取少量的石墨烯粉末进行X射线衍射(XRD)分析，辐照前后石墨烯粉末的XRD谱图与图1类似，通过XRD分析发现，经辐照后的石墨烯粉末中出现了氧化石墨烯的特征峰(对应于2 θ = 12. 0°)，表明石墨烯被氧化。实施例7:取石墨烯粉末放入玻璃瓶中，将玻璃瓶置于电子束辐照的辐照室中，加速电压为4MeV， 束流为800 μ Α,辐照剂量为6 X IO5Gy,辐照后取少量的石墨烯粉末进行X射线衍射(XRD)分析，辐照前后石墨烯粉末的XRD谱图与图1类似，通过XRD分析发现，经辐照后的石墨烯粉末中出现了氧化石墨烯的特征峰(对应于2 θ = 12. 0°)，表明石墨烯被氧化。权利要求1.，其特征在于将石墨烯置于电子束的辐照源室中进行电子束辐照。2.根据权利要求1所述的，其特征在于所用电子束辐照的加速电压为50KeV 5MeV，束流为20 μ A 2mA，辐照剂量为1 X IO5Gy 6X lOty。3.根据权利要求1所述的，其特征在于石墨烯的辐照处理在室温下进行。4.根据权利要求1所述的，其特征在于石墨烯的辐照处理在空气中进行。全文摘要本专利技术涉及无机碳材料结构改性技术，具体涉及一种将石墨烯进行氧化处理的方法，其特征是在室温下将石墨烯放入电子束辐照室内，经一定的电子束加速电压、束流和辐照剂量处理，石墨烯粉末中少层石墨烯的层间间距变大，氧化石墨烯的结构出现，石墨烯中含氧官能团的数量增多。本专利技术方法简单，成本低廉，便于工业化批量处理石墨烯。文档编号C01B31/04GK102259850SQ20111016592公开日2011年11月30日 申请日期2011年6月20日 优先权日2011年6月20日专利技术者唐华, 孟献丰, 宋浩杰, 杨小飞, 沈湘黔, 闵春英, 韩朋 申请人:江苏大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种对石墨烯进行氧化的方法，其特征在于：将石墨烯置于电子束的辐照源室中进行电子束辐照。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闵春英，沈湘黔，宋浩杰，韩朋，唐华，杨小飞，孟献丰，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32