氧化石墨烯的制备方法总结

1、氧化石墨烯的制备方法: 方法一: 由天然鳞片石墨反应生成氧化石墨，大致分为 3个阶段，低温反应：在冰水浴中放入 大烧杯，加入110mL浓H2SO,在磁力搅拌器上搅拌，放入温度计让其温度降至 4C左右。 加入-100目鳞片状石墨5g，再加入2.5g NaNO然后缓慢加入15g KMnQ加完后记时, 在磁力搅拌器上搅拌反应90min，溶液呈紫绿色。中温反应：将冰水浴换成温水浴，在磁 力搅拌器搅拌下将烧杯里的温度控制在 3240C，让其反应30 min ,溶液呈紫绿色。高温 反应：中温反应结束之后，缓慢加入 220mL去离子水，加热保持温度 70100C左右，缓 慢加入一定双氧水(5 %)进行高温反

2、应，此时反应液变成金黄色。反应后的溶液在离心机 中多次离心洗涤，直至BaCl2检测无白色沉淀生成，说明没有SO42-的存在，样品在4050C 温度下烘干。HSQ NaNO KMnC一起加入到低温反应的优点是反应温度容易控制且与 KMnO 反应时间足够长。如果在中温过程中加入 KMnO, 开始温度会急剧上升，很难控制反应 的温度在3240C。技术路线图见图1。 方法二：Hummers方法 采用Hummers方法制备氧化石墨。具体的工艺流程 在冰水浴中装配好 250 mL 的反应瓶 加入适量的浓硫酸 搅拌下加入2 g石墨粉和1 g硝酸钠的固体混合物 再分 次加入6 g高锰酸钾控制反应温度不超过20

3、r 搅拌反应一段时间 然后升温到35C 左右 继续搅拌30 min 再缓慢加入一定量的去离子水 续拌20 min后 并加入适量双 氧水还原残留的氧化剂 使溶液变为亮黄色。 趁热过滤 并用5%HCl溶液和去离子水洗 涤直到滤液中无硫酸根被检测到为止。最后将滤饼置于 60 r的真空干燥箱中充分干燥 保 存备用。 方法三：修正的 Hummers方法 采用修正的Hummer方法合成氧化石墨，如图1中过程。即在冰水浴中装配好250 mL的反应瓶，加入适量的浓硫酸，磁力搅拌下加入2 g石墨粉和1g硝酸钠的固体混合物, 再缓慢加入6 g高锰酸钾，控制反应温度不超过 10 r，在冰浴条件下搅拌2 h后取出,

4、在室温下搅拌反应5 d。然后将样品用5 %的HSO (质量分数)溶液进行稀释，搅拌 2 h 后，加入6 mL H2Q,溶液变成亮黄色，搅拌反应 2 h离心。然后用浓度适当的 HSQ HQ 混合溶液以及HCI反复洗涤、最后用蒸馏水洗涤几次，使其 pH7得到的黄褐色沉淀即为 氧化石墨(GQ)。最后将样品在40 r的真空干燥箱中充分干燥。将获得的氧化石墨入去离 子水中，60 W功率超声约3 h，沉淀过夜，取上层液离心清洗后放入烘箱内 40 r干燥, 即得片层较薄的氧化石墨烯，如图 1 中(2) 过程。 方法四：超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯 该方法主要包含了低温、中温、高温 3 个反应阶段。

5、研究表明 8 ：低温反应主要发生 硫酸分子在石墨层间插层；中温反应主要发生石墨的深度氧化；高温反应过程则主要发生 层间化合物的水解反应。低温反应插层充分，中温反应深度氧化完全，高温反应水解彻底， 是获得层间距较大氧化石墨的有效途径之一，这种层间距较大的氧化石墨不仅有利于其他 分子、原子等插入层间形成氧化石墨插层复合材料，而且易于被剥离成单层氧化石墨，为 进一步制备单层石墨烯打下基础。 1.2.1Hummers法制备氧化石墨烯 低温反应：量取23mL浓硫酸倒入烧杯，烧杯放入冰浴中冷却至 4r以下, 称取 1g 石 墨粉和0.5g硝酸钠放入烧杯，1h以后缓慢加入3g高锰酸钾，控制温度不超过 10r

6、，反应 时间共约2h;中温反应：把烧杯移至恒温水浴锅，水浴温度控制在 38r反应 0.5h，保持 搅拌；高温反应：在所得混合液中缓慢加入 80mL的去离子水，保持混合液温度 95r反应 30min,期间保持适度搅拌；高温反应后加入约60mL去离子水中止反应，加入15mL(30Vol%) 的双氧水，待反应约15min后再加入40mL(10Vol%的盐酸溶液。低速离心洗涤去除过量的 酸及副产物，将洗涤后呈中性的氧化石墨分散于水中，超声震荡剥离 40min，超声结束后 在2500r min-1转速下离心30min,上层液即是氧化石墨烯悬浊液。 1.2.2预氧化-Hummers法制备氧化石墨烯 将30

7、mL浓H2SO4 10gK2S2O8 10gP2O5置于三口烧瓶中，加热至 80C后加入20g石 墨粉后保温6h,自然冷却至室温后，稀释，抽滤，洗涤直至中性，室温下自然干燥。取 1g 预处理过的样品进行Hummer法制备氧化石墨烯(见1.2.1)。 1.2.3低中温超声辅助HummerS法合成氧化石墨烯 低温反应：量取23mL浓硫酸倒入烧杯，烧杯放入冰浴中冷却至 4C以下，称取1g石 墨粉和0.5g硝酸钠放入烧杯，开启超声，1h以后缓慢加入3g高锰酸钾，关闭超声并开始 搅拌，控制温度不超过10C，反应时间共2h;中温反应：把烧杯移至水浴锅，开启超声, 水浴温度控制在38C反应0.5h ;高温反

8、应：把所得混合液缓慢加入约100mL的低温去离子 水中，接着将以上混合液置于95C水浴中反应30min，期间保持适度机械搅拌；高温反应 后加入60mL去离子水中止反应，随后加入 25mL(30Vol%)的双氧水，待反应约15min后再 加入40mL(10Vol%)的盐酸溶液溶解。低速离心洗涤去除过量的酸及副产物，将洗涤后呈中 性的氧化石墨分散于水中，超声振荡剥离 40min，超声结束后在2500r min-1转速下离心 30mi n,上层液即是氧化石墨烯分散液。 1.2.4低温超声辅助HummerS法合成氧化石墨烯 除把中温反应的超声振荡改为搅拌以外，其他均与 1.2.3 合成工艺相同。 1.

9、2.5中温超声辅助HummerS法合成氧化石墨烯1 除在低温反应阶段只使用搅拌 （ 不使用超声振荡 ）以外，其他均与 1.2.3 合成工艺相同。 方法五：温老师的方法 The 500-mesh flake graphite (1 g) and NaNO 3(0.75 g) were dissolved in 75 mL 98 wt % H2SO4 under magnetic stirring in ice-water bath and KMnO 4(4.5 g) were added gently. After completion of the addition, the reaction

10、 mixture was stirred continuously for 2 h. Then, the reaction was allowed to react for 5 days at room temperature. Afterward, KMnO 4(2.25 g) was added gradually to the reaction mixture within 2 h under an ice water bath and then keep the reaction for another 5 days. After raising the temperature to 90 C, 140mL 5 wt % H 2SO4 was added gradually to the reaction mix-ture under magnetic stirring for 2 h. The temperature was then decreased to 60 C,