[发明专利]氧化石墨烯的洗涤方法

说明书

公开一种氧化石墨烯的洗涤方法，包括：将稀盐酸与抗凝胶剂共混，得到洗涤液A；用所述洗涤液A对待洗氧化石墨烯进行洗涤，得到初级纯化氧化石墨烯；将有机酸与所述抗凝胶剂共混，得到洗涤液B；用所述洗涤液B对所述初级纯化氧化石墨烯进行洗涤，得到中级纯化氧化石墨烯；以及将所述抗凝胶剂与所述中级纯化氧化石墨烯共混洗涤。本发明的洗涤方法可以提高纯化效率，极大程度降低氧化石墨烯中的杂质离子含量，特别是氯离子杂质的含量，可以提高洗涤的收得率。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种氧化石墨烯的洗涤方法。

背景技术

氧化石墨烯被认为是石墨烯的前驱体，是近十年来研究最为广泛的一种材料。氧化石墨烯表面存在羟基、羧基、醚键等含氧官能团以及孔洞缺陷，完全氧化的氧化石墨烯表面C/O比可达2：1，这给氧化石墨烯提供了很多石墨烯本体不具备的独特性能。例如氧化石墨烯独特的电子特性，可被广泛应用于传感器和场效应晶体管，氧化石墨烯在水和有机溶剂中的可加工性，可被广泛应用于多种复合材料中，氧化石墨烯大的比表面积，可使其紧密搭载药物，作为低分子药物的载体。

氧化石墨烯的制备方法有很多，例如传统的Brodie法、Staudenmaier法以及Hummers法。近几年，也涌现各种绿色的氧化石墨烯制备工艺，如浙江大学高超教授团队利用高铁酸钾作为氧化剂来获得单层氧化石墨烯。如中科院金属所任文才教授团队提出的电解水制备氧化石墨烯的方法。目前，工业化大规模生产氧化石墨烯的方法仍然为Hummers法，该方法以浓硫酸作为插层剂、高锰酸钾作为氧化剂，水和过氧化氢为猝灭剂得到含杂质的氧化石墨烯。进一步地，通过盐酸和水对其进行纯化，得到纯化氧化石墨烯产品。

工业上常采用盐酸和水对杂质氧化石墨烯进行纯化，一方面会引入盐酸中的氯离子，由于氯离子有很高的极性，氯离子的引入极大程度的限制了氧化石墨烯的应用。例如在混凝土中引入氯离子杂质含量高的氧化石墨烯，会使钢筋造成锈蚀。在PCB板上应用时，氧化石墨烯中的杂质氯离子含量会引发漏电现象。用作药物载体时，氧化石墨烯中的氯离子会严重危害体细胞。另一方面，氧化石墨烯在水中会产生凝胶化作用，严重限制了氧化石墨烯的洗涤效率。专利CN205313098U公开了一种用于氧化石墨烯洗涤分级装置，该发明利用电泳的原理不仅可以去除杂质离子，还可以节约洗涤时间。但是由于氧化石墨烯尺寸分布范围较广、氧化石墨烯溶液中离子种类复杂，该装置过于理想化，很难获得纯化效果较好的氧化石墨烯样品。专利CN109502580A公开了一种对氧化石墨烯的纯化装置，该发明通过在装置反应区内添加盐酸和络合剂对杂质离子如SO₄^2-、Mn²⁺、K⁺进行洗涤。但该方法对氧化石墨烯中杂质氯离子含量的去除效果不好。在工业中使用时，该方法需要对原有产线进行大规模调整。

氧化石墨烯的纯化通常被认为是氧化石墨烯工业化面临的主要挑战。因此，寻找一种洗涤氧化石墨烯的纯化方法，特别是可以显著降低氧化石墨烯中氯离子杂质含量的纯化方法，对于氧化石墨烯产品市场的发展有非常重要的意义。

发明内容

本发明针对氧化石墨烯纯化困难、效果差的问题，提供一种洗涤氧化石墨烯中氯离子的方法。

一种氧化石墨烯的洗涤方法，包括：将稀盐酸与抗凝胶剂共混，得到洗涤液A；用所述洗涤液A对待洗氧化石墨烯进行洗涤，得到初级纯化氧化石墨烯；将有机酸与所述抗凝胶剂共混，得到洗涤液B；用所述洗涤液B对所述初级纯化氧化石墨烯进行洗涤，得到中级纯化氧化石墨烯；以及将所述抗凝胶剂与所述中级纯化氧化石墨烯共混洗涤。

根据本发明一实施方式，所述洗涤液A使用的所述稀盐酸质量浓度为1-5％，组成所述洗涤液A的所述稀盐酸与所述抗凝胶剂的质量比为3：1-1：5。

根据本发明另一实施方式，所述洗涤液A与所述待洗氧化石墨烯的质量比为大于等于5：1。

根据本发明另一实施方式，所述洗涤液A对所述待洗氧化石墨烯仅洗涤一次。