一種穩(wěn)定石墨烯膠體分散液的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，涉及石墨烯制備【技術(shù)領(lǐng)域】。它是通過改進(jìn)的Hummer’s法制備氧化石墨烯，還原后使用分散劑處理，可獲得穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液，其濃度為0.21～0.25mg/mL，其中含有14～25wt％的單層石墨烯。該石墨烯膠體分散液具有丁達(dá)爾效應(yīng)，其zeta電位為-41～-33mV，石墨烯的平均粒徑為250～400nm。該方法簡(jiǎn)單易行，反應(yīng)過程容易控制，對(duì)設(shè)備無特殊要求，成本較低，易于推廣，可廣泛應(yīng)用于納米電子學(xué)、傳感器、納米復(fù)合物、電池、超級(jí)電容器以及儲(chǔ)氫材料等領(lǐng)域。
【專利說明】一種穩(wěn)定石墨烯膠體分散液的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石墨烯的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是氧化石墨烯的還原和穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法。
【背景技術(shù)】 [0002]石墨烯作為一種新型的二維碳納米材料，近年來吸引來自于世界范圍內(nèi)的重點(diǎn)關(guān)注。石墨烯所擁有的特殊納米結(jié)構(gòu)使其在諸如納米電子學(xué)、傳感器、納米復(fù)合物、電池、超級(jí)電容器以及儲(chǔ)氫材料等領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景。然而，缺乏可控的大規(guī)模制備石墨烯的途徑卻成為有效開發(fā)和應(yīng)用其潛能的掣肘。如同碳納米管和許多其它納米材料，在批量生產(chǎn)石墨烯的過程中，最關(guān)鍵的挑戰(zhàn)來自于石墨烯本身的團(tuán)聚。在沒有充分分散的情況下，石墨烯所擁有的高比表面積，使之傾向于形成不可逆的團(tuán)聚物，甚至借由范德華力作用而重新堆疊形成石墨，而石墨烯大部分優(yōu)異的性能卻又僅存在于單片石墨烯中。該問題被許多以量產(chǎn)為目的，借由化學(xué)轉(zhuǎn)換法和液相剝離法合成石墨烯的文獻(xiàn)和專利所提及。所以，如何有效地防止團(tuán)聚對(duì)于石墨烯的產(chǎn)業(yè)化有著至關(guān)重要的意義。
[0003]美國(guó)德州大學(xué)奧斯丁分校Ruoff教授課題組(Stankovich S，Dikin D A, PinerR Djet al.Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction ofexfoliated graphite oxide[J].Carbon, 2007, 457:1558-1565 ；Stankovich S，Dikin DA，Piner R D，et al.Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reductionof exfoliated graphite oxide [J].Carbon，2007，457:1558-1565.)與美國(guó)加州大學(xué)洛杉肌分校 Kaner 教授課題組(Li Dj Miiller M B，Gilje S，et al.Processable aqueousdispersions of graphene nanosheets[J].Nature nanotechnology，2008，32:101-105 ；Tung V C，Allen M J，Yang Y，et al.High-throughput solution processing oflarge-scale graphene [J].Nature nanotechnology，2009，41:25-29.)曾先后報(bào)道過利用氧化還原法制備石墨烯。這種基于液相的途徑包含將石墨通過化學(xué)氧化得到親水的氧化石墨，再通過在水中充分地超聲從而剝離得到單層氧化石墨烯，電絕緣性的氧化石墨烯可以利用肼等物質(zhì)通過化學(xué)還原的方法轉(zhuǎn)換成導(dǎo)電的石墨烯。然而，經(jīng)由氧化還原法制備的石墨烯由于其本身的疏水性質(zhì)仍會(huì)發(fā)生不可逆的團(tuán)聚。團(tuán)聚后的石墨烯在水中不具有可溶性，從而限制其進(jìn)一步的處理和應(yīng)用。
[0004]Simmons 等(Simmons T Jj Bult J，Hashim D P，et al.NoncovalentfunctionaliZation as an alternative to oxidative acid treatment of singlewall carbon nanotubes with applications for polymer composites[J].ACSnano，2009，34:865-870.)曾利用1_芘甲酸使納米管壁非共價(jià)功能化從而形成單壁碳納米管的穩(wěn)定分散液。1-花甲酸中的羧基(-C00H)能夠通過一種非破壞性的J1-Ji堆疊機(jī)理芳環(huán)的相互作用，使管壁功能化從而促進(jìn)單壁碳納米管在水中的穩(wěn)定性。
[0005]基于此想法，本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)單易行的方法用以大規(guī)模制備由單層、寡層石墨烯構(gòu)成的膠體分散液并同時(shí)保持其優(yōu)異性能。在本發(fā)明中，引入一類比1-芘甲酸更廉價(jià)但機(jī)理相似且分散性能無異的介質(zhì)一含有不同親水基團(tuán)的萘的取代物，如1-萘甲酸。該介質(zhì)能夠作為一種“分子楔”嵌入石墨烯片層中。一方面，通過非共價(jià)堆疊機(jī)理，萘的芳環(huán)部分能夠滲透到石墨烯的層間并且逐漸破壞范德華力從而獲得單層和寡層的石墨烯。另一方面，通過引入取代的親水羧基、羥基，提高石墨烯的水溶性，促進(jìn)穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的形成。
[0006]通過查閱相關(guān)資料，有專利報(bào)道使用分散劑剝離石墨或者氧化石墨烯來制備分散液的方法，包括:
[0007]1.中國(guó)專利201110251178.X文獻(xiàn)介紹“一種單層氧化石墨烯溶液的制備方法”。該專利將石墨粉與氧化劑反應(yīng)，經(jīng)熱處理初步剝離后，與分散劑醇、苯、四氫呋喃混合超聲，制得單層氧化石墨烯溶液。
[0008]2.中國(guó)專利201110388712.1文獻(xiàn)介紹“石墨烯的制備方法”。該專利將石墨粉加入到溶解有并苯稠環(huán)類芳烴衍生物的非水極性溶劑中形成混合體系，通過液相剝離法制備石墨烯溶液。
[0009]3.中國(guó)專利201210128930.6文獻(xiàn)介紹“一種石墨烯分散液及其薄膜的制備方法”。該專利利用NMP、DMF、DMSO等強(qiáng)極性非質(zhì)子溶劑在高溫高壓下預(yù)處理石墨，經(jīng)保護(hù)氣氛中熱處理后，在溶劑中超聲剝離，制備石墨烯分散液。
[0010]4.中國(guó)專利201310273258.4文獻(xiàn)介紹“一種石墨烯/熱致液晶全芳族聚酯復(fù)合材料的制備方法”。該專利利用6-羥基-2-萘甲酸修飾的氧化石墨烯在縮聚反應(yīng)中熱還原生成石墨烯，并在全芳族聚酯樹脂中均勻分散，形成具有良好導(dǎo)電性能的纖維復(fù)合材料。
[0011]綜上所述，未發(fā)現(xiàn)關(guān)于用分散劑解決氧化石墨烯在還原過程中易于團(tuán)聚的問題并由此制備穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種簡(jiǎn)易的石墨烯膠體分散液的制備方法，以制備穩(wěn)定的高濃度石墨烯膠體分散液。
[0013]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案:
[0014]本發(fā)明提供的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，是利用氧化還原反應(yīng)和膠體穩(wěn)定理論，調(diào)控包括還原劑用量、還原時(shí)間和分散劑濃度、種類在內(nèi)的各種因素。穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備步驟，具體如下:
[0015]1.將石墨與氧化劑混合，經(jīng)超聲離心后，生成穩(wěn)定的氧化石墨烯；
[0016]2.在堿性條件下,用還原劑還原2~4小時(shí),獲得石墨烯；
[0017]3.將石墨烯分散于溶解有不同親水基團(tuán)的萘的取代物的有機(jī)溶劑中，經(jīng)超聲離心清洗，獲得穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液，其濃度為0.21~0.25mg/mL、其中含有14~25wt%
的單層石墨烯。
[0018]所使用的石墨原料可以為lg、99.85wt%的石墨粉。
[0019]所使用的氧化劑可以為23mL、98wt %的H2SO4和100mg、99.0wt %的NaNO3以及1500mg、99.5￥七％的KMnO4,氧化后用101^、3(^七％的H2O2終止反應(yīng)。
[0020]所述超聲離心工藝可以為:以60~90kHz的頻率超聲15~30min，以8000~12000r/min的轉(zhuǎn)速離 心4~6min。[0021]所述還原的堿性條件可以為pH = 10~11。
[0022]所使用的還原劑可以為0.1~0.2mL、50.0wt %的水合肼。
[0023]所使用的含有不同親水基團(tuán)的萘的取代物的質(zhì)量可以為2.5~5.0mg，該取代物可以為98界1:%的1-萘甲酸、95界1:%的1，4-萘二甲酸、98界1:%的1-羥基-2-萘甲酸、97wt %的2-羥基-3-萘甲酸、98wt %的6-羥基-2-萘甲酸中的任意一種。
[0024]所述氧化石墨烯可以與含有不同親水基團(tuán)的萘的取代物的質(zhì)量比為1:0.1~0.2,該取代物可以為98界1:%的1-萘甲酸、95界1:%的1，4-萘二甲酸、98界1:%的1-羥基_2_萘甲酸、97￥七％的2-羥基-3-萘甲酸、98￥七％的6-羥基_2_萘甲酸中的任意一種。
[0025]所使用的有機(jī)溶劑的體積可以為50~lOOmL，該有機(jī)溶劑可以為99.5wt %的甲醇、99.7?七％的乙醇、99.7?七％的丙醇、99.5?七％的丁醇、99.7wt%的異丙醇中的任意一種，或幾種組合。
[0026]所制備的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液具有丁達(dá)爾效應(yīng)，其zeta電位可以為-41~-33mV,石墨烯的平均粒徑可以為250~400nm。
[0027]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā) 明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]1.本方法制備工藝簡(jiǎn)單易行。相比傳統(tǒng)的機(jī)械剝離法對(duì)高定向熱解石墨的依賴，本方法的原料僅需成本較低的石墨粉；相比化學(xué)氣相沉積法與熱還原法對(duì)設(shè)備的要求，本方法反應(yīng)過程容易控制，對(duì)設(shè)備無特殊要求，且?guī)缀醪淮嬖谀芎膯栴}。
[0029]2.本方法制備的石墨烯膠體分散液穩(wěn)定性較好，具有丁達(dá)爾效應(yīng)。經(jīng)測(cè)試，其zeta電位為-41~-33mV,超過膠體穩(wěn)定理論所界定的閾值_30mV。
[0030]3.本方法制備的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液顆粒細(xì)小。經(jīng)測(cè)試，其平均粒徑為250 ~400nm。
[0031]4.本方法制備的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液中單層石墨烯的比例較大。在TEM下觀察到單層石墨烯的數(shù)量占單層與寡層石墨烯總數(shù)量的25~40%，其對(duì)應(yīng)的質(zhì)量百分比為14 ~25%。
[0032]5.本方法制備的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液未來可通過鍍膜工藝制備成薄膜，并應(yīng)用于超級(jí)電容器、太陽能電池和薄膜晶體管等相關(guān)光電功能器件中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液中單層、寡層石墨烯的TEM圖。
[0034]圖2是石墨、氧化石墨烯和石墨烯的Raman圖譜，石墨烯拉曼光譜的D峰與G峰的強(qiáng)度比，與石墨粉和氧化石墨烯相比呈現(xiàn)明顯的升高，表明還原過程中水合肼強(qiáng)烈地改變了氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)，使后者得到充分的還原。而2D峰發(fā)生左偏，則說明層數(shù)在10層之內(nèi)，更加接近石墨烯的范疇。
[0035]圖3是實(shí)施例2至實(shí)施例7所得的石墨烯分散液的zeta電位圖，其值分別為-22.6mV、-36.2mV、_33.4mV、_40.4mV、_35.5mV、_37.6mV。其中，實(shí)施例 3 至實(shí)施例 7 所得的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的zeta電位均超過膠體穩(wěn)定理論所界定的閾值_30mV,證明這些分散液具有一定的膠體穩(wěn)定性。作為對(duì)比，實(shí)施例2中的zeta電位沒有超過閾值，其穩(wěn)定性較差。
[0036]圖4是實(shí)施例2至實(shí)施例7所得的石墨烯分散液中石墨烯的平均粒徑圖，其值分別為 720.5nm、387.3nm、397.lnm、257.5nm、334.7nm、305.2nm。與實(shí)施例 2 相比，實(shí)施例 3 至
實(shí)施例7所得的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液中石墨烯的平均粒徑顯著減小，分散性較好。
【具體實(shí)施方式】
[0037]本發(fā)明提供的一種穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，其特征是:首先通過改進(jìn)的Hummer’ s法制備氧化石墨烯；然后在pH = 10~11的堿性條件下,用0.1~0.2mL、50.0wt%的水合餅還原2~4小時(shí),犾得石墨稀；將處理的石墨稀在溶解有不同未水基團(tuán)的萘的取代物的有機(jī)溶劑中超聲剝離分散，離心取上清液，獲得穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液，其濃度為0.21~0.25mg/mL，其中含有14~25被％的單層石墨烯。
[0038]該方法具體包括以下步驟:
[0039]1.將 99.85￥七％的石墨粉先后與 231^、98￥七％的％504 和 100mg、99.0wt % 的 NaNO3以及1500mg、99.5wt%的KMnO4混合發(fā)生氧化反應(yīng)，加入10mL、30wt%的H2O2終止反應(yīng)，經(jīng)超聲離心清洗后，生成穩(wěn)定的氧化石墨烯；
[0040]2.在pH = 10~11的堿性條件下,用0.1~0.2mL、50.0wt%的水合肼還原2~4小時(shí)，獲得還原后的石墨??；
[0041]3.將上述處理的石墨烯加入到配制的溶劑中超聲剝離分散，離心清洗，獲得穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液，其濃度為0.21~0.25mg/mL，其中含有14~25wt%的單層石墨烯。
[0042]所述的溶劑，是溶解有不同親水基團(tuán)的萘的取代物的有機(jī)溶劑混合體系，萘的取代物是2.5~5.0mg的98界七％的1-萘甲酸、95界七％的1，4-萘二甲酸、98wt %的1-羥基-2-萘甲酸、97wt%的2-羥基-3-萘甲酸、98wt%的6-羥基_2_萘甲酸中的任意一種，有機(jī)溶劑是50~IOOmL的99.5￥七％的甲醇、99.7￥七％的乙醇、99.7￥七％的丙醇、99.5￥七％的丁醇、99.7￥丨％的異丙醇中的任意一種或幾種組合。
[0043]所述的溶劑由下述方法配制:在室溫下將萘的取代物按與氧化石墨烯質(zhì)量比為
0.1~0.2:1稱取，加入到50~IOOmL的有機(jī)溶劑中，用磁力攪拌器充分?jǐn)嚢枞芙狻?br> [0044]所述的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液由下述方法制成:將還原后的石墨烯加入到溶劑中，以60~90kHz的頻率超聲15~30min,以12000r/min的轉(zhuǎn)速離心4~6min,洗去殘余的有機(jī)物，將沉淀物分散在IOOmL蒸懼水中，先70kHz超聲30min,經(jīng)10000r/min離心5min后，所得上層清液即為穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液，其濃度為0.21~0.25mg/mL，其中含有14~25wt%的單層石墨烯。
[0045]所制備的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液具有丁達(dá)爾效應(yīng)，其zeta電位為_41~_33mV,石墨烯的平均粒徑為250~400nm。
[0046]下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但并不局限于下面所述內(nèi)容。
[0047]實(shí)施例1
[0048]一種石墨烯分散液的制備方法，包括如下工藝步驟:
[0049] 將lg、99.85wt%的石墨粉與23!^、98￥七％的4504在25011^燒杯中混合，室溫下攪拌24小時(shí)；在40°C水浴中，向燒杯中加入100mg、99.0wt%的NaNO3并攪拌5min，使之充分溶解。杯中緩慢加入1500mg、99.5wt %的KMnO4,約20min加完，控制反應(yīng)溫度在5°C以下，攪拌30min。向燒杯中加入3mL蒸懼水,等待5min,再加入3mL蒸懼水,等待5min后加入40mL蒸懼水,攪拌15min。停止水浴，向燒杯中加入140mL蒸懼水和IOmLdOwt1^的H2O2在室溫下攪拌5min，終止反應(yīng)。使用離心機(jī)10000r/min離心4min，用5被％的此1洗滌，重復(fù)兩次。而后使用離心機(jī)8000r/min離心4min，用蒸餾水洗滌三次到中性。將沉淀物分散在IOOmL蒸餾水中，90kHz超聲30min ;將所得的溶液以8000r/min轉(zhuǎn)速，離心5min，上層清液即為氧化石墨烯溶液。將制得的氧化石墨烯溶液經(jīng)60°C真空干燥8~12小時(shí)后，稱取25mg，分散在IOOmL, pH為10~11的NaOH溶液中，70kHz超聲20min，加入0.1~0.2mL、50.0wt%的水合肼,在95°C水浴中還原2~4小時(shí),得到石墨烯。
[0050]實(shí)施例2
[0051]一種穩(wěn)定的石墨烯分散液的制備方法，包括如下工藝步驟:
[0052]將實(shí)施例1中的石墨烯溶解在100mL、99.7wt%的乙醇中，70kHz超聲30min剝離分散，經(jīng)12000r/min離心5min，用蒸餾水洗滌2~3次，洗去殘余的乙醇。將沉淀物分散在IOOmL蒸餾水中，70kHz超聲30min，經(jīng)10000r/min離心5min，所得上層清液即為濃度是 0.20mg/mL、含有約12wt%的單層石墨烯的分散液。所制備的石墨烯分散液不具有明顯的丁達(dá)爾效應(yīng)，其zeta電位為-22.6mV，石墨烯的平均粒徑為720.5nm。
[0053]實(shí)施例3
[0054]一種穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，包括如下工藝步驟:
[0055]將實(shí)施例1中的石墨烯溶解在有411^、98被％的1-萘甲酸的100mL、99.7wt%的乙醇中，70kHz超聲30min剝離分散,經(jīng)12000r/min離心5min,用蒸懼水洗漆2~3次,洗去殘余的1-萘甲酸和乙醇。將沉淀物分散在IOOmL蒸餾水中，70kHz超聲30min，經(jīng)1000Or/min離心5min,所得上層清液即為濃度是0.25mg/mL、含有約25wt%的單層石墨烯的膠體分散液。所制備的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液具有丁達(dá)爾效應(yīng)，其zeta電位為-36.2mV，石墨烯的平均粒徑為387.3nm。
[0056]實(shí)施例4
[0057]一種穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，包括如下工藝步驟:
[0058]將實(shí)施例1中的石墨烯溶解在有2.5mg、95wt %的1，4_萘二甲酸的50mL、99.7wt %的丙醇中，70kHz超聲30min剝離分散,經(jīng)12000r/min離心5min,用蒸懼水洗漆2~3次，洗去殘余的1，4-萘二甲酸和丙醇。將沉淀物分散在IOOmL蒸餾水中，70kHz超聲30min,經(jīng)10000r/min離心5min,所得上層清液即為濃度是0.21mg/mL、含有約15wt%的單層石墨烯的膠體分散液。所制備的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液具有丁達(dá)爾效應(yīng)，其zeta電位為-33.4mV，石墨烯的平均粒徑為397.lnm。
[0059]實(shí)施例5
[0060]一種穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，包括如下工藝步驟:
[0061]將實(shí)施例1中的石墨烯溶解在有511^、98被％的1_羥基_2_萘甲酸的60mL、99.5wt %的丁醇中，70kHz超聲30min剝離分散,經(jīng)12000r/min離心5min,用蒸懼水洗漆2~3次，洗去殘余的1-羥基-2-萘甲酸和丁醇。將沉淀物分散在IOOmL蒸餾水中，70kHz超聲30min，經(jīng)10000r/min離心5min，所得上層清液即為濃度是0.25mg/mL、含有約22wt%的單層石墨烯的膠體分散液。所制備的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液具有丁達(dá)爾效應(yīng)，其zeta電位為-40.4mV，石墨烯的平均粒徑為257.5nm。
[0062]實(shí)施例6[0063]一種穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，包括如下工藝步驟:
[0064]將實(shí)施例1中的石墨烯溶解在有3mg、97wt %的2_羥基_3_萘甲酸的50mL、99.7wt%的異丙醇中，70kHz超聲30min剝離分散，經(jīng)12000r/min離心5min，用蒸餾水洗滌2~3次，洗去殘余的2-羥基-3-萘甲酸和異丙醇。將沉淀物分散在IOOmL蒸餾水中，70kHz超聲30min，經(jīng)10000r/min離心5min，所得上層清液即為濃度是0.22mg/mL、含有約14wt%的單層石墨烯的膠體分散液。所制備的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液具有丁達(dá)爾效應(yīng)，其zeta電位為-35.5mV,石墨烯的平均粒徑為334.7nm。
[0065]實(shí)施例7
[0066]一種穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，包括如下工藝步驟:[0067]將實(shí)施例1中的石墨烯溶解在有3.511^、98被％的6-羥基-2-萘甲酸的801^、99.5wt %的甲醇中，70kHz超聲30min剝離分散,經(jīng)12000r/min離心5min,用蒸懼水洗漆2~3次，洗去殘余的6-羥基-2-萘甲酸和甲醇。將沉淀物分散在IOOmL蒸餾水中，70kHz超聲30min，經(jīng)10000r/min離心5min，所得上層清液即為濃度是0.22mg/mL、含有約17wt%的單層石墨烯的膠體分散液。所制備的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液具有丁達(dá)爾效應(yīng)，其zeta電位為-37.6mV，石墨烯的平均粒徑為305.2nm。
[0068]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明的權(quán)利要求及其等同的技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，其特征是具有如下步驟: (1)將石墨原料與氧化劑混合，經(jīng)超聲離心后，生成穩(wěn)定的氧化石墨烯； (2)在堿性條件下，用還原劑還原2~4小時(shí)，獲得石墨烯； (3)將石墨烯分散于溶解有不同親水基團(tuán)的萘的取代物的有機(jī)溶劑中，經(jīng)超聲離心清洗，獲得穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液，其濃度為0.21~0.25mg/mL，其中含有14~25被％的單層石墨烯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，其特征是所使用的石墨原料為lg、99.85wt%的石墨粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，其特征是所使用的氧化劑為 23!1^、98￥七％的 H2SO4 和 100mg、99.0wt %的 NaNO3 以及 1500mg、99.5￥七％的謂1104，氧化后用1011^、3(^丨％的H2O2終止反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，其特征是所述超聲離心工藝為:以60~90kHz的頻率超聲15~30min，以8000~12000r/min的轉(zhuǎn)速離心4~6分 min0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，其特征是還原的堿性條件為pH = 10~11。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，其特征是所使用的還原劑為0.1~0.2mL,50.0wt%的水合肼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，其特征是所使用的含有不同親水基團(tuán)的萘的取代物的質(zhì)量為2.5~5.0mg，該取代物為98wt%的1-萘甲酸、95被％的1,4-萘二甲酸、98被％的1-羥基-2-萘甲酸、97被％的2-羥基-3-萘甲酸、98界七％的6-羥基-2-萘甲酸中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，其特征是氧化石墨烯與含有不同親水基團(tuán)的萘的取代物的質(zhì)量比為1:0.1~0.2，該取代物為98wt%的1-萘甲酸、95被％的1，4_萘二甲酸、98被％的1-羥基-2-萘甲酸、97被％的2-羥基-3-萘甲酸、98wt %的6-羥基-2-萘甲酸中的任意一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，其特征是所使用的有機(jī)溶劑的體積為50~IOOmL,該有機(jī)溶劑為99.5?丨％的甲醇、99.7?丨％的乙醇、99.7?丨％的丙醇、99.5￥丨％的丁醇、99.7￥丨％的異丙醇中的任意一種，或幾種組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液的制備方法，其特征是所制備的穩(wěn)定的石墨烯膠體分散液具有丁達(dá)爾效應(yīng)，其Zeta電位為-41~_33mV，石墨烯的平均粒徑為 250 ~400nm。
【文檔編號(hào)】C01B31/04GK103935995SQ201410184134
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】李宏, 陳希元, 謝君樑, 黃進(jìn), 劉子睿 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)