本發(fā)明涉及石墨烯材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯的制備方法。

背景技術(shù)：

石墨烯是由單層sp²雜化碳原子排列形成的蜂窩狀六角平面二維晶體，在二維平面上，sp²雜化的碳原子通過強(qiáng)的σ鍵與相鄰的三個(gè)碳原子連接，剩余的p電子軌道垂直于石墨烯平面，與周圍的原子形成大π鍵，使石墨烯具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱以及機(jī)械性能，電子遷移率高達(dá)200，000cm²/v.s，電導(dǎo)率達(dá)106s/m，熱導(dǎo)率可達(dá)5000w/m·k，強(qiáng)度可達(dá)130gpa。石墨烯的這些優(yōu)異特性使其在光電子器件、化學(xué)電源(如太陽(yáng)能電池、鋰離子電池)、氣體傳感器、抗靜電和散熱材料等領(lǐng)域有巨大的潛在應(yīng)用前景。這要求石墨烯的品質(zhì)足夠好，且可以大規(guī)模的生產(chǎn)，然而目前的制備面對(duì)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還存在很大的挑戰(zhàn)。首先，通過小分子生長(zhǎng)法獲得石墨烯的方法如化學(xué)氣相沉積技術(shù)和外延生長(zhǎng)法，可以得到高品質(zhì)的石墨烯材料，但是產(chǎn)率低，能耗大，轉(zhuǎn)移困難，不適合大規(guī)模的應(yīng)用；另外，通過剝離石墨獲得石墨烯材料的方法中，除微機(jī)械剝離法以外，化學(xué)氧化還原法，液相剝離，可以大規(guī)模制備石墨烯，但通過化學(xué)氧化還原法大量含氧基團(tuán)連接在石墨烯片層上，導(dǎo)致大量的結(jié)構(gòu)缺陷，使石墨烯的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能大幅度降低。液相剝離法能夠得到高質(zhì)量的石墨烯材料，也不使用強(qiáng)酸或強(qiáng)氧化劑，但是剝離過程會(huì)引入難以除去的溶劑或一些添加劑，而且產(chǎn)率低，效率低，污染大，成本高?，F(xiàn)有技術(shù)存在一種石墨與以羧酸或含羰基的化合物作為添加物發(fā)生局部或插層反應(yīng)，其邊界官能團(tuán)化或形成插層石墨，再由球磨或者超聲方法剝離石墨得到高質(zhì)量石墨烯的低成本宏量制備方法，這種方法獲得的石墨烯缺陷較少，導(dǎo)電性好，且具有一定水溶性，但是面臨添加物難以除去，工藝復(fù)雜，效率低，污染嚴(yán)重等問題。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，要么高質(zhì)量低產(chǎn)率高成本，要么低質(zhì)量高產(chǎn)率重污染，石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需一種大規(guī)模、高質(zhì)量、低成本、綠色無(wú)污染的制備技 術(shù)，突破石墨烯材料瓶頸。而電化學(xué)制備石墨烯則是可能的途徑之一。相比于氧化還原法，電化學(xué)法不需要強(qiáng)氧化劑，取而代之的是電場(chǎng)氧化剝離；相比于化學(xué)氣相沉積，電化學(xué)的產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣相沉積技術(shù)；相比于液相剝離低于5％的產(chǎn)率，電化學(xué)法可以獲得接近100％的產(chǎn)率。然而現(xiàn)有的電化學(xué)技術(shù)難以大規(guī)模制備高質(zhì)量石墨烯材料。主要是在已經(jīng)公開的電化學(xué)制備石墨烯的文獻(xiàn)和專利中，所使用的電解液一般涉及離子液體、有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸，以及一些金屬離子的溶液。例如，現(xiàn)有技術(shù)中存在使用離子液體作為電解液進(jìn)行陰極插層剝離，可獲得2-3層，含氧量為2.5wt.％的石墨烯，但在使用離子液體作為電解液時(shí)，碰到的普遍問題是離子液體價(jià)格昂貴，復(fù)雜的陰陽(yáng)離子雜質(zhì)去除很困難等，因而難以產(chǎn)業(yè)化?，F(xiàn)有技術(shù)中還存在采用鋰鹽為插層劑和碳酸丙烯酯為溶劑的電解液，使鋰離子在電解過程中插入到石墨層間進(jìn)行剝離獲得石墨烯，然而操作復(fù)雜，剝離后電解液和雜質(zhì)離子的去除非常麻煩，增加了產(chǎn)業(yè)化的成本。此外，現(xiàn)有技術(shù)中還存在一種電化學(xué)剝離石墨烯的方法，主要就是采用硫酸鉀作為電解液，剝離效率高，工藝簡(jiǎn)單，無(wú)污染，大規(guī)模但是電解體系中引入了金屬離子雜質(zhì)，硫酸根電解對(duì)石墨烯有一定的氧化性，造成了石墨烯的缺陷。也存在采用硫酸銨作為電解液，這種方法獲得的產(chǎn)率高達(dá)85％，反應(yīng)時(shí)間短。而且還存在一種使用酸做電解液電化學(xué)剝離制備石墨烯的方法，然而使用硫酸鹽或酸作為電解液，存在大量酸的使用導(dǎo)致的污染污染問題，并且酸的氧化也使所得石墨烯官能化，造成缺陷。

綜合分析各種電解液在電化學(xué)剝離整個(gè)過程中對(duì)石墨烯產(chǎn)品的影響，離子液體剝離的效果好，產(chǎn)品質(zhì)量高，但價(jià)格昂貴，后處理復(fù)雜，難以產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用。有機(jī)體系和水系的各種金屬離子或一些復(fù)雜離子的插層剝離所面臨的最大問題就是除雜成本和效果，以及反應(yīng)過程對(duì)所得石墨烯的損害。酸作為電解液也面臨酸的清洗問題，對(duì)環(huán)境的污染問題以及安全問題。所有的這些電解液均有其自身不可避免的缺陷而一直難以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量石墨烯的電化學(xué)大規(guī)模制備，所以選擇一種清潔環(huán)保(盡量避免金屬離子，減少酸的用量)、高效、便宜，無(wú)強(qiáng)氧化作用的電解液成為攻克電化學(xué)制備高質(zhì)量石墨烯技術(shù)的關(guān)鍵所在。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種方便除雜、環(huán)保節(jié)能且低成本的石墨烯的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種石墨烯的制備方法，包括以下步驟：

a)將石墨材料作為陽(yáng)極材料，酸和雙氧水的混合溶液作為電解液，進(jìn)行電解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)極材料的電化學(xué)剝離；

b)將步驟a中反應(yīng)后的電解液進(jìn)行固液分離并洗滌，以提取出分散在電解液中的石墨烯前驅(qū)體，再將提取出的石墨烯前驅(qū)體進(jìn)行烘干處理得到石墨烯樣品；

c)將步驟b中烘干得到的石墨烯樣品溶解于有機(jī)溶劑中，再對(duì)溶解有石墨烯樣品的有機(jī)溶劑進(jìn)行超聲處理，獲得石墨烯溶液。

優(yōu)選地，在步驟a的所述電解反應(yīng)的進(jìn)行過程中伴隨著磁子攪拌，磁子攪拌的轉(zhuǎn)速為50～500r/min。

優(yōu)選地，步驟a中所述電解反應(yīng)的恒定電壓為5～30v，電解液的溫度為10～30℃。

優(yōu)選地，步驟a中所述電解反應(yīng)的陰極為鉑片，陽(yáng)極和陰極的距離為0.5～5cm，電解反應(yīng)的時(shí)間為1～180分鐘。

優(yōu)選地，步驟a的所述電解液中過氧化氫與酸的摩爾濃度比為2∶1～50∶1。

優(yōu)選地，步驟b中所述烘干處理的溫度為60-200℃，時(shí)間為2-24小時(shí)。

優(yōu)選地，步驟c中所述超聲處理的時(shí)間為10～60分鐘。

優(yōu)選地，步驟a中所述酸為硫酸、硝酸、鹽酸、檸檬酸、草酸、磷酸、溴酸、碘酸、氫氟酸、硼酸、酒石酸、蘋果酸、苯甲酸、水楊酸和咖啡酸中的任意一種或多種。

優(yōu)選地，所述石墨材料為石墨片、鱗片石墨、石墨箔、石墨棒和高定向熱解石墨中的任意一種或多種加工而成的塊體石墨材料。

優(yōu)選地，步驟c中所述有機(jī)溶劑為n，n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮和二甲基亞砜中的任意一種或多種。

本發(fā)明的石墨烯的制備方法，通過采用雙氧水和酸的混合溶液為電解液在電場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨材料的電化學(xué)剝離，可以實(shí)現(xiàn)除雜簡(jiǎn)單徹底、低成本和 無(wú)污染制備石墨烯；通過以雙氧水為主、酸為輔的電解液，制備過程不涉及金屬離子以及減少酸的用量，清潔環(huán)保，降低最終產(chǎn)物的氧化度和缺陷，保障最終產(chǎn)物的層數(shù)少且片層尺寸大，同時(shí)可以洗滌實(shí)現(xiàn)徹底除去殘留在中間產(chǎn)物上的電解液，除雜簡(jiǎn)單且徹底，提高產(chǎn)品的純度和品質(zhì)；此外，整個(gè)工藝流程的反應(yīng)條件溫和，能耗低，節(jié)省生產(chǎn)成本，如電壓為5-30v，電解液的溫度可以是室溫?zé)o需加熱或降溫，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨材料的電化學(xué)剝離，便于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備石墨烯，降低能耗和提高石墨烯的質(zhì)量。

附圖說明

圖1為實(shí)施例一所獲得的石墨烯的掃描電子顯微鏡圖；

圖2為實(shí)施例一所獲得的石墨烯的掃描電子顯微鏡圖；

圖3為實(shí)施例一所獲得的石墨烯的透射電子顯微鏡下的選區(qū)電子衍射圖；

圖4為實(shí)施例一所獲得的石墨烯分散于n-甲基吡咯烷酮中的丁達(dá)爾效應(yīng)圖；

圖5為實(shí)施例一所獲得的石墨烯的拉曼光譜圖；

圖6為實(shí)施例一所獲得的石墨烯的x射線光電子能譜分析圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖1至6給出的實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明的石墨烯的制備方法的具體實(shí)施方式。本發(fā)明的石墨烯的制備方法不限于以下實(shí)施例的描述。

本發(fā)明的石墨烯的制備方法包括以下步驟：

a)將石墨材料作為陽(yáng)極材料，酸和雙氧水的混合溶液作為電解液，進(jìn)行電解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)極材料的電化學(xué)剝離；

b)將步驟a中反應(yīng)后的電解液進(jìn)行固液分離并洗滌，以提取出分散在電解液中的石墨烯前驅(qū)體，再將提取出的石墨烯前驅(qū)體進(jìn)行烘干處理得到石墨烯樣品；

c)將步驟b中烘干得到的石墨烯樣品溶解于有機(jī)溶劑中，再對(duì)溶解有石墨烯樣品的有機(jī)溶劑進(jìn)行超聲處理，獲得石墨烯溶液。

其中，步驟a中所述酸可以選自硫酸、硝酸、鹽酸、檸檬酸、草酸、磷酸、溴酸、碘酸、氫氟酸、硼酸、酒石酸、蘋果酸、苯甲酸、水楊酸和咖啡酸中的 任意一種或多種。所述石墨材料為石墨片、鱗片石墨、石墨箔、石墨棒和高定向熱解石墨中的任意一種或多種加工而成的塊體石墨材料。步驟c中所述有機(jī)溶劑可以選自n，n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮和二甲基亞砜中的任意一種或多種。可以采用石墨或鉑片等導(dǎo)電材料作為步驟a中電解反應(yīng)的陰極。

本發(fā)明的石墨烯的制備方法，通過采用雙氧水和酸的混合溶液為電解液在電場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨材料的電化學(xué)剝離，可以實(shí)現(xiàn)除雜簡(jiǎn)單徹底、低成本和無(wú)污染制備石墨烯；通過以雙氧水為主、酸為輔的電解液，雙氧水在一般情況下會(huì)分解成水和氧氣，但分解速度極其慢，且本身無(wú)毒和易溶于水，加快雙氧水分解的辦法是加入催化劑，如添加少部分的酸，既可以加速雙氧水的分解，也可以抑制雙氧水產(chǎn)生能氧化石墨烯的羥基自由基和過氧自由基，同時(shí)電解液可選擇為水相，更加環(huán)保清潔，另外，制備過程不涉及金屬離子以及減少酸的用量，清潔環(huán)保，降低最終產(chǎn)物的氧化度和缺陷，保障最終產(chǎn)物的層數(shù)少且片層尺寸大，同時(shí)可以通過去離子水洗滌實(shí)現(xiàn)徹底除去殘留在中間產(chǎn)物上的電解液，除雜簡(jiǎn)單且徹底，提高產(chǎn)品的純度和品質(zhì)；此外，整個(gè)工藝流程的反應(yīng)條件溫和，能耗低，節(jié)省生產(chǎn)成本，如電壓為5-30v，電解液的溫度可以是室溫?zé)o需加熱或降溫，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨材料的電化學(xué)剝離，便于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備石墨烯，降低能耗和提高石墨烯的質(zhì)量。

本發(fā)明電化學(xué)剝離制備石墨烯的原理是：在電場(chǎng)的作用下，酸發(fā)生電離生成酸根離子，且電離出的酸根離子向作為陽(yáng)極的石墨材料移動(dòng)并均勻地插入到石墨材料的層間隙里為雙氧水插層到石墨材料里創(chuàng)造條件；在電場(chǎng)和酸根離子的共同作用下使雙氧水插層到石墨材料的層間隙里，且插層在石墨材料內(nèi)的雙氧水發(fā)生電解產(chǎn)生大量的氣體，這些氣體在石墨材料的層間隙里不斷地膨脹集聚，最終將石墨烯從石墨材料中均勻地剝離出來。此外，電解液中氫離子的存在可以抑制雙氧水產(chǎn)生氧化性強(qiáng)的羥基自由基和過氧自由基，從而保證了整個(gè)石墨烯的制備過程高效、綠色環(huán)保、無(wú)氧化、低成本、無(wú)雜質(zhì)，得到高質(zhì)量的石墨烯?；诖罅侩娮语@微照片和拉曼數(shù)據(jù)的判斷，所得到的石墨烯厚度為1-10個(gè)原子層，含氧量低于5at.％。

本發(fā)明的石墨烯的制備方法的具體實(shí)施例。

實(shí)施例一

本實(shí)施例依次采用以下步驟制備石墨烯。

步驟a：

將重量為5克、厚度為1mm的石墨片作為陽(yáng)極，10cm*10cm*0.3mm的石墨作為陰極，200ml的硫酸和雙氧水的混合溶液作為電解液，進(jìn)行電解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)極材料的電化學(xué)剝離，其中，雙氧水為過氧化氫的水溶液，雙氧水可以使用市售的30％的雙氧水，在該電解液中過氧化氫的摩爾濃度為5m，硫酸的摩爾濃度為1m，即過氧化氫與硫酸的摩爾濃度比為5∶1；在電解反應(yīng)中，陽(yáng)極和陰極的距離為2cm，電壓恒定在10v，并伴隨著磁子攪拌，磁子攪拌的轉(zhuǎn)速為50r/min，且電解液通過循環(huán)制冷系統(tǒng)將溫度恒定在25℃，對(duì)石墨片進(jìn)行電化學(xué)剝離5分鐘，獲得石墨烯前驅(qū)體。

步驟b：

將步驟a中反應(yīng)后的電解液抽濾，并同時(shí)用水沖洗殘留在濾餅上的電解液，以提取出分散在電解液中的石墨烯前驅(qū)體，沖洗濾餅的水可采用去離子水以避免帶來新的雜質(zhì)，可回收過濾后的電解液，再將提取出的石墨烯前驅(qū)體在60℃下烘干處理5小時(shí)，得到純凈的石墨烯樣品。

步驟c：

將步驟b中烘干得到的石墨烯樣品溶解于有機(jī)溶劑中，有機(jī)溶劑采用n-甲基吡咯烷酮，再對(duì)溶解有石墨烯樣品的有機(jī)溶劑進(jìn)行超聲處理30分鐘，即可獲得石墨烯溶液。

所得的石墨烯溶液掃描電子顯微鏡測(cè)試結(jié)果如圖1和圖2所示，分別展示這種高品質(zhì)石墨烯微觀邊緣和宏觀整個(gè)片層形貌；透射電鏡下的選取電子衍射結(jié)果如圖3所示，展示了石墨烯良好的結(jié)晶性能；石墨烯分散于n-甲基吡咯烷酮(nmp)中的丁達(dá)爾效應(yīng)圖如圖4所示，顯示了在有機(jī)溶劑中很好分散性能；拉曼結(jié)果如圖5所示，揭示了這種石墨烯的低缺陷；x射線光電子能譜分析結(jié)果如圖6所示，論證了該石墨烯的含氧量低。所得到的石墨烯厚度為1-10個(gè)原子層，含氧量為3.2at.％。

實(shí)施例二

本實(shí)施例依次采用以下步驟制備石墨烯。

步驟a：

將重量為5克、厚度為1mm的高定向熱解石墨作為陽(yáng)極，10cm*10cm*0.3mm的石墨作為陰極，200ml的鹽酸和雙氧水的混合溶液作為電解液，進(jìn)行電解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)極材料的電化學(xué)剝離，其中，雙氧水為過氧化氫的水溶液，在該電解液中過氧化氫的摩爾濃度為4m，鹽酸的摩爾濃度為0.5m，即過氧化氫與鹽酸的摩爾濃度比為8∶1；在電解反應(yīng)中，陽(yáng)極和陰極的距離為3cm，電壓恒定在5v，并伴隨著磁子攪拌，磁子攪拌的轉(zhuǎn)速為150r/min，且電解液通過循環(huán)制冷系統(tǒng)將溫度恒定在30℃，對(duì)高定向熱解石墨進(jìn)行電化學(xué)剝離30分鐘，獲得石墨烯前驅(qū)體。

步驟b：

將步驟a中反應(yīng)后的電解液抽濾，并同時(shí)用水沖洗殘留在濾餅上的電解液，以提取出分散在電解液中的石墨烯前驅(qū)體，沖洗濾餅的水可采用去離子水以避免帶來新的雜質(zhì)，可回收過濾后的電解液，再將提取出的石墨烯前驅(qū)體在200℃下烘干處理2小時(shí)，得到純凈的石墨烯樣品。

步驟c：

將步驟b中烘干得到的石墨烯樣品溶解于有機(jī)溶劑中，有機(jī)溶劑采用n-甲基吡咯烷酮，再對(duì)溶解有石墨烯樣品的有機(jī)溶劑進(jìn)行超聲處理40分鐘，即可獲得石墨烯溶液。

本實(shí)施例所制得的石墨烯厚度為1-6個(gè)原子層，含氧量為2.8at.％。

實(shí)施例三

本實(shí)施例依次采用以下步驟制備石墨烯。

步驟a：

將重量為5克、厚度為1mm的鱗片石墨作為陽(yáng)極，10cm*10cm*0.3mm的石墨作為陰極，200ml的檸檬酸和雙氧水的混合溶液作為電解液，進(jìn)行電解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)極材料的電化學(xué)剝離，其中，雙氧水為過氧化氫的水溶液，在該電解液中過氧化氫的摩爾濃度為3m，檸檬酸的摩爾濃度為0.5m，即過氧化氫與檸檬酸的摩爾濃度比為6∶1；在電解反應(yīng)中，陽(yáng)極和陰極的距離為5cm，電壓恒定在20v，并伴隨著磁子攪拌，磁子攪拌的轉(zhuǎn)速為200r/min，且電解液通過循環(huán)制冷系統(tǒng)將溫度恒定在25℃，對(duì)鱗片石墨進(jìn)行電化學(xué)剝離90分鐘，獲得石墨烯前驅(qū)體。

步驟b：

將步驟a中反應(yīng)后的電解液抽濾，并同時(shí)用水沖洗殘留在濾餅上的電解液，以提取出分散在電解液中的石墨烯前驅(qū)體，沖洗濾餅的水可采用去離子水以避免帶來新的雜質(zhì)，可回收過濾后的電解液，再將提取出的石墨烯前驅(qū)體在150℃下烘干處理24小時(shí)，得到純凈的石墨烯樣品。

步驟c：

將步驟b中烘干得到的石墨烯樣品溶解于有機(jī)溶劑中，有機(jī)溶劑采用n-甲基吡咯烷酮，再對(duì)溶解有石墨烯樣品的有機(jī)溶劑進(jìn)行超聲處理30分鐘，即可獲得石墨烯溶液。

本實(shí)施例所制得的石墨烯厚度為6-10個(gè)原子層，含氧量為4.0at.％。

實(shí)施例四

本實(shí)施例依次采用以下步驟制備石墨烯。

步驟a：

將重量為5克、厚度為1mm的石墨箔作為陽(yáng)極，10cm*10cm的鉑片作為陰極，200ml的苯甲酸和雙氧水的混合溶液作為電解液，進(jìn)行電解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)極材料的電化學(xué)剝離，其中，雙氧水為過氧化氫的水溶液，在該電解液中過氧化氫的摩爾濃度為2m，苯甲酸的摩爾濃度為1m，即過氧化氫與苯甲酸的摩爾濃度比為2∶1；在電解反應(yīng)中，陽(yáng)極和陰極的距離為0.5cm，電壓恒定在30v，并伴隨著磁子攪拌，磁子攪拌的轉(zhuǎn)速為300r/min，且電解液通過循環(huán)制冷系統(tǒng)將溫度恒定在25℃，對(duì)石墨箔進(jìn)行電化學(xué)剝離60分鐘，獲得石墨烯前驅(qū)體。

步驟b：

將步驟a中反應(yīng)后的電解液抽濾，并同時(shí)用水沖洗殘留在濾餅上的電解液，以提取出分散在電解液中的石墨烯前驅(qū)體，沖洗濾餅的水可采用去離子水以避免帶來新的雜質(zhì)，可回收過濾后的電解液，再將提取出的石墨烯前驅(qū)體在100℃下烘干處理20小時(shí)，得到純凈的石墨烯樣品。

步驟c：

將步驟b中烘干得到的石墨烯樣品溶解于有機(jī)溶劑中，有機(jī)溶劑采用n-甲基吡咯烷酮，再對(duì)溶解有石墨烯樣品的有機(jī)溶劑進(jìn)行超聲處理10分鐘，即可獲得石墨烯溶液。

本實(shí)施例所制得的石墨烯厚度為8-10個(gè)原子層，含氧量為3.7at.％。

實(shí)施例五

本實(shí)施例依次采用以下步驟制備石墨烯。

步驟a：

將重量為5克、厚度為1mm的石墨棒作為陽(yáng)極，10cm*10cm的鉑片作為陰極，200ml的溴酸和雙氧水的混合溶液作為電解液，進(jìn)行電解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)極材料的電化學(xué)剝離，其中，雙氧水為過氧化氫的水溶液，在該電解液中過氧化氫的摩爾濃度為25m，溴酸的摩爾濃度為0.5m，即過氧化氫與溴酸的摩爾濃度比為50∶1；在電解反應(yīng)中，陽(yáng)極和陰極的距離為2cm，電壓恒定在5v，并伴隨著磁子攪拌，磁子攪拌的轉(zhuǎn)速為350r/min，且電解液通過循環(huán)制冷系統(tǒng)將溫度恒定在30℃，對(duì)石墨棒進(jìn)行電化學(xué)剝離10分鐘，獲得石墨烯前驅(qū)體。

步驟b：

將步驟a中反應(yīng)后的電解液抽濾，并同時(shí)用水沖洗殘留在濾餅上的電解液，以提取出分散在電解液中的石墨烯前驅(qū)體，沖洗濾餅的水可采用去離子水以避免帶來新的雜質(zhì)，可回收過濾后的電解液，再將提取出的石墨烯前驅(qū)體在200℃下烘干處理5小時(shí)，得到純凈的石墨烯樣品。

步驟c：

將步驟b中烘干得到的石墨烯樣品溶解于有機(jī)溶劑中，有機(jī)溶劑采用n-甲基吡咯烷酮，再對(duì)溶解有石墨烯樣品的有機(jī)溶劑進(jìn)行超聲處理60分鐘，即可獲得石墨烯溶液。

本實(shí)施例所制得的石墨烯厚度為1-5個(gè)原子層，含氧量為3.4at.％。

實(shí)施例六

本實(shí)施例依次采用以下步驟制備石墨烯。

步驟a：

將重量為5克、厚度為1mm的石墨片作為陽(yáng)極，10cm*10cm的鉑片作為陰極，200ml的硫酸和雙氧水的混合溶液作為電解液，進(jìn)行電解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)極材料的電化學(xué)剝離，其中，雙氧水為過氧化氫的水溶液，在該電解液中過氧化氫的摩爾濃度為5m，硫酸的摩爾濃度為0.5m，即過氧化氫與硫酸的摩爾濃度比為10∶1；在電解反應(yīng)中，陽(yáng)極和陰極的距離為3cm，電壓恒定在10v，并伴隨著磁子攪拌，磁子攪拌的轉(zhuǎn)速為400r/min，且電解液通過循環(huán)制冷系統(tǒng)將溫度恒定在 25℃，對(duì)石墨片進(jìn)行電化學(xué)剝離15分鐘，獲得石墨烯前驅(qū)體。

步驟b：

將步驟a中反應(yīng)后的電解液抽濾，并同時(shí)用水沖洗殘留在濾餅上的電解液，以提取出分散在電解液中的石墨烯前驅(qū)體，沖洗濾餅的水可采用去離子水以避免帶來新的雜質(zhì)，可回收過濾后的電解液，再將提取出的石墨烯前驅(qū)體在60℃下烘干處理24小時(shí)，得到純凈的石墨烯樣品。

步驟c：

將步驟b中烘干得到的石墨烯樣品溶解于有機(jī)溶劑中，有機(jī)溶劑采用n-甲基吡咯烷酮，再對(duì)溶解有石墨烯樣品的有機(jī)溶劑進(jìn)行超聲處理30分鐘，即可獲得石墨烯溶液。

本實(shí)施例所制得的石墨烯厚度為2-5個(gè)原子層，含氧量為2.5at.％。

實(shí)施例七

本實(shí)施例依次采用以下步驟制備石墨烯。

步驟a：

將重量為5克、厚度為1mm的石墨片作為陽(yáng)極，10cm*10cm的鉑片作為陰極，200ml的酒石酸和雙氧水的混合溶液作為電解液，進(jìn)行電解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)極材料的電化學(xué)剝離，其中，雙氧水為過氧化氫的水溶液，在該電解液中過氧化氫的摩爾濃度為2m，酒石酸的摩爾濃度為1m，即過氧化氫與酒石酸的摩爾濃度比為2∶1；在電解反應(yīng)中，陽(yáng)極和陰極的距離為1cm，電壓恒定在10v，并伴隨著磁子攪拌，磁子攪拌的轉(zhuǎn)速為50r/min，且電解液通過循環(huán)制冷系統(tǒng)將溫度恒定在10℃，對(duì)石墨片進(jìn)行電化學(xué)剝離1分鐘，獲得石墨烯前驅(qū)體。

步驟b：

將步驟a中反應(yīng)后的電解液抽濾，并同時(shí)用水沖洗殘留在濾餅上的電解液，以提取出分散在電解液中的石墨烯前驅(qū)體，沖洗濾餅的水可采用去離子水以避免帶來新的雜質(zhì)，可回收過濾后的電解液，再將提取出的石墨烯前驅(qū)體在60℃下烘干處理2小時(shí)，得到純凈的石墨烯樣品。

步驟c：

將步驟b中烘干得到的石墨烯樣品溶解于有機(jī)溶劑中，有機(jī)溶劑采用n-甲基吡咯烷酮胺，再對(duì)溶解有石墨烯樣品的有機(jī)溶劑進(jìn)行超聲處理20分鐘，即可 獲得石墨烯溶液。

本實(shí)施例所制得的石墨烯的厚度為4-8個(gè)原子層，含氧量為3.2at.％。

實(shí)施例八

本實(shí)施例依次采用以下步驟制備石墨烯。

步驟a：

將重量為5克、厚度為1mm的石墨片作為陽(yáng)極，10cm*10cm的鉑片作為陰極，200ml的草酸和雙氧水的混合溶液作為電解液，進(jìn)行電解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)陽(yáng)極材料的電化學(xué)剝離，其中，雙氧水為過氧化氫的水溶液，在該電解液中過氧化氫的摩爾濃度為25m，草酸的摩爾濃度為0.5m，即過氧化氫與草酸的摩爾濃度比為50∶1；在電解反應(yīng)中，陽(yáng)極和陰極的距離為1cm，電壓恒定在10v，并伴隨著磁子攪拌，磁子攪拌的轉(zhuǎn)速為500r/min，且電解液通過循環(huán)制冷系統(tǒng)將溫度恒定在10℃，對(duì)石墨片進(jìn)行電化學(xué)剝離180分鐘，獲得石墨烯前驅(qū)體。

步驟b：

將步驟a中反應(yīng)后的電解液抽濾，并同時(shí)用水沖洗殘留在濾餅上的電解液，以提取出分散在電解液中的石墨烯前驅(qū)體，沖洗濾餅的水可采用去離子水以避免帶來新的雜質(zhì)，可回收過濾后的電解液，再將提取出的石墨烯前驅(qū)體在100℃下烘干處理24小時(shí)，得到純凈的石墨烯樣品。

步驟c：

將步驟b中烘干得到的石墨烯樣品溶解于有機(jī)溶劑中，有機(jī)溶劑采用二甲基亞砜，再對(duì)溶解有石墨烯樣品的有機(jī)溶劑進(jìn)行超聲處理50分鐘，即可獲得石墨烯溶液。

本實(shí)施例所制得的石墨烯的厚度為1-3個(gè)原子層，含氧量為3.9at.％。

當(dāng)然，本發(fā)明的石墨烯制備過程的步驟b中石墨烯前驅(qū)體的提取也可以通過先離心分離處理，再用去離子水反復(fù)洗滌來實(shí)現(xiàn)。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。