[发明专利]一种通过氧化还原法制备的石墨烯材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种通过氧化还原法制备的石墨烯材料及其制备方法，该石墨烯材料的原料按质量百分比计包含：石墨粉4％～25％，质量浓度为98％的浓硫酸70％～95％，表面活性剂0.1％～1％，无机盐0.1％～5％。本发明还提供了该通过氧化还原法制备的石墨烯材料的制备方法，其包含：步骤1，称取各原料；步骤2，制备氧化石墨溶液；步骤3，将溶液去除浓硫酸，进行过滤；步骤4，将洗涤后的氧化石墨进行超声，得到氧化石墨烯溶液；步骤5，将氧化石墨烯溶液进行干燥，得到氧化石墨烯粉体；步骤6，将氧化石墨烯快速还原并收集石墨烯。本发明制备的石墨烯材料具有优异的导电、抗菌、远红外、抗紫外性能，未来可应用在众多领域。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯材料及其制备方法，具体地，涉及一种通过氧化还原法制备的石墨烯材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯材料及其制备方法，制备的石墨烯材料具有优异的导电、抗菌、远红外、抗紫外性能，未来可应用在众多领域。

为了达到上述目的，本发明提供了一种通过氧化还原法制备的石墨烯材料，其中，所述的石墨烯材料的原料按质量百分比计包含：石墨粉4％～25％，质量浓度为98％的浓硫酸70％～95％，表面活性剂0.1％～1％，无机盐0.1％～5％。

上述的通过氧化还原法制备的石墨烯材料，其中，所述的表面活性剂包含聚乙烯醇、聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮(PVP)中的任意一种或多种。

上述的通过氧化还原法制备的石墨烯材料，其中，所述的无机盐包含硝酸钾、硝酸钠、高锰酸钾中的任意一种或多种。

本发明还提供了上述的通过氧化还原法制备的石墨烯材料的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，制备氧化石墨溶液；采用Hummers法；步骤3，将步骤2制备的溶液倒入洗涤设备中，去除浓硫酸，完成后进行过滤；步骤4，将步骤3所得的洗涤后的氧化石墨进行超声，氧化石墨得到剥离，得到氧化石墨烯溶液；步骤5，将步骤4所得的氧化石墨烯溶液采用定制的喷雾干燥设备进行干燥，得到氧化石墨烯粉体；步骤6，采用泵浦氧化石墨烯粉体技术将步骤5所得的氧化石墨烯在全封闭高温装置中快速还原并收集石墨烯，实现石墨烯粉体的连续化、批量化制备。

上述的通过氧化还原法制备的石墨烯材料的制备方法，其中，所述的步骤2包含：向反应釜中加入质量浓度为98％的浓硫酸，将称取的石墨粉和部分无机盐的固体加入到反应釜中，开启搅拌器搅拌；搅拌结束后再次加入剩余的无机盐，控制反应温度，继续搅拌；然后将反应釜升温，再继续搅拌；搅拌结束再将反应釜的温度升温，然后将一定量去离子水滴入溶液中；同时量取H₂O₂，加入到溶液中，使溶液从棕黑色变成鲜亮的黄色。