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石墨烯納米卷及其制備方法

887   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來(lái)源:四川大學(xué)  
2023-11-27 16:50:57
權(quán)利要求書(shū): 1.一種石墨烯納米卷的制備方法,其特征在于:包括如下步驟:

(1)采用改性Hummers法制備得到含有氧化石墨、氫離子和硫酸根離子的氧化石墨混合溶液,將制備的氧化石墨混合溶液進(jìn)行超聲處理,超聲處理完后再向混合溶液中加入適量堿性溶液調(diào)節(jié)溶液pH至5?8;

(2)向步驟(1)所得溶液中加入有機(jī)醇溶液,經(jīng)過(guò)濾分離得到氧化石墨烯混合材料;

(3)將步驟(2)得到的氧化石墨烯混合材料置于130?200℃溫度下,保溫2?4h;

(4)將保溫結(jié)束后氧化石墨烯混合材料趁熱加入去離子水中并充分?jǐn)嚢瑁?br />
(5)用去離子水對(duì)步驟(4)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行反復(fù)洗滌,然后置于干燥箱中進(jìn)行干燥;

(6)將步驟(5)得到的產(chǎn)物置于管式爐中,在保護(hù)氣氛中升溫至300?800℃,并保溫1?4h待管式爐冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物,即為石墨烯納米卷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯納米卷的制備方法,其特征在于:所述步驟(1)中氧化石墨混合溶液中氧化石墨的濃度為:0.5?5g/L,超聲處理功率為500?1000W,超聲處理時(shí)間為1?5h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯納米卷的制備方法,其特征在于:所述步驟(1)中堿性溶液為KOH、NaOH和NH4OH中的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯納米卷的制備方法,其特征在于:所述步驟(2)中有機(jī)醇溶液包括乙醇、乙二醇和聚乙二醇中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯納米卷的制備方法,其特征在于:所述步驟(2)中有機(jī)醇溶液與氧化石墨混合溶液的體積比為0.5?5:1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯納米卷的制備方法,其特征在于:所述步驟(4)中的去離子水溫度為25?90℃,攪拌時(shí)間為5?10min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯納米卷的制備方法,其特征在于:所述步驟(5)中反復(fù)洗滌次數(shù)為3?4次。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯納米卷的制備方法,其特征在于:所述步驟(6)中的保護(hù)氣氛為氮?dú)?、氬氣或氬氫混合氣體中的任意一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯納米卷的制備方法,其特征在于:所述步驟(5)干燥溫度為60?80℃,干燥時(shí)間為4?6h。

10.一種石墨烯納米卷,其特征在于:所述一種石墨烯納米卷采用權(quán)利要求1?9任一項(xiàng)所述的方法制備而成。

說(shuō)明書(shū): 一種石墨烯納米卷及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于新材料制備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種石墨烯納米卷及其制備方法。背景技術(shù)[0002] 石墨烯納米卷是石墨烯材料衍生物的一種,可視為由二維石墨烯片經(jīng)特殊方法發(fā)生卷曲而形成的一維輥,具有特殊的一維管狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此,石墨烯納米卷不僅具有石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能、光學(xué)性能、導(dǎo)熱性能等物理化學(xué)性能。此外,管狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還使得它在輸運(yùn)電子時(shí)不會(huì)受到外界氣氛和襯底的干擾,而這些同樣的干擾極大的影響到了石墨烯器件的性能。[0003] 石墨烯納米卷的兩端以及一個(gè)側(cè)面是開(kāi)放的。因此,石墨烯納米卷可將各種外來(lái)粒子封裝在其內(nèi)腔中并抑制離子的徑向膨脹,并且由于石墨烯納米卷同心軸層之間π電子連續(xù),所以它運(yùn)輸電子時(shí)會(huì)受到內(nèi)外兩層π?π電子的作用,這些獨(dú)特的性能使石墨烯納米卷在電子器件、催化、吸附、生物傳感器、環(huán)保、復(fù)合材料、儲(chǔ)能等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。[0004] 目前,石墨烯納米卷的制備方法主要有冷凍干燥法、模板法、離子誘導(dǎo)法、超聲法、高能球磨法、電弧放法電、光刻技術(shù)等,但上述制備方法條件要求高、制備步驟繁瑣、制備難度大、副產(chǎn)物多,并且還面臨成本效益和擴(kuò)大規(guī)模生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。因此,急需開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)便、制備條件要求低、可大批量生產(chǎn)石墨烯納米卷的方法。發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯納米卷及其制備方法,解決現(xiàn)有技術(shù)制備石墨烯納米卷方法條件要求高、制備步驟繁瑣、制備難度大、副產(chǎn)物多、成本高且無(wú)法大批量生產(chǎn)等問(wèn)題。[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案:[0007] 一種石墨烯納米卷的制備方法,包括如下步驟:[0008] (1)采用改性Hummers法制備得到含有氧化石墨、氫離子和硫酸根離子的氧化石墨混合溶液,將制備的氧化石墨混合溶液進(jìn)行超聲處理,超聲處理完后再向混合溶液中加入適量堿性溶液調(diào)節(jié)溶液pH至5?8;[0009] (2)向步驟(1)所得溶液中加入有機(jī)醇溶液,經(jīng)過(guò)濾分離得到氧化石墨烯混合材料;[0010] (3)將步驟(2)得到的氧化石墨烯混合材料置于130?200℃溫度下,保溫2?4h;[0011] (4)將保溫結(jié)束后氧化石墨烯混合材料趁熱加入去離子水中并充分?jǐn)嚢瑁籟0012] (5)用去離子水對(duì)步驟(4)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行反復(fù)洗滌,然后置于干燥箱中進(jìn)行干燥;[0013] (6)將步驟(5)得到的產(chǎn)物置于管式爐中,在保護(hù)氣氛中升溫至300?800℃,并保溫1?4h待管式爐冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物,即為石墨烯納米卷。

[0014] 進(jìn)一步的,所述步驟(1)中氧化石墨混合溶液中氧化石墨的濃度為:0.5?5g/L,超聲處理功率為500?1000W,超聲處理時(shí)間為1?5h。[0015] 進(jìn)一步的,所述步驟(1)中堿性溶液為KOH、NaOH和NH4OH中的一種或多種。[0016] 進(jìn)一步的,所述步驟(2)中有機(jī)醇溶液包括乙醇、乙二醇和聚乙二醇中的一種或多種。[0017] 進(jìn)一步的,所述步驟(2)中有機(jī)醇溶液與氧化石墨混合溶液的體積比為0.5?5:1。[0018] 進(jìn)一步的,所述步驟(4)中的去離子水溫度為25?90℃,攪拌時(shí)間為5?10min。[0019] 進(jìn)一步的,所述步驟(5)中反復(fù)洗滌次數(shù)為3?4次。[0020] 進(jìn)一步的,所述步驟(6)中的保護(hù)氣氛為氮?dú)?、氬氣或氬氫混合氣體中的任意一種。[0021] 進(jìn)一步的,所述步驟(5)干燥溫度為60?80℃,干燥時(shí)間為4?6h。[0022] 本發(fā)明另一個(gè)目的在于提供一種石墨烯納米卷,采用上述方法制備而成。[0023] 本發(fā)明的有益效果在于:[0024] 1、本發(fā)明以改性Hummers法不經(jīng)過(guò)分離純化步驟制備得到的含有氧化石墨、氫離子和硫酸根離子的氧化石墨混合溶液,通過(guò)向氧化石墨混合溶液中加入堿性溶液調(diào)節(jié)其pH,再加入有機(jī)醇溶液,使得硫酸根離子與堿性溶液中的陽(yáng)離子在有機(jī)醇加入后引發(fā)的抗溶劑反應(yīng)過(guò)程中析出硫酸鹽,并負(fù)載于氧化石墨烯表面,得到氧化石墨烯混合材料,有效避免了氧化石墨烯的團(tuán)聚和堆垛問(wèn)題;[0025] 2、本發(fā)明充分利用了氧化石墨烯混合材料中的硫酸鹽在水中快速溶解去除過(guò)程對(duì)氧化石墨烯產(chǎn)生的表面應(yīng)力,誘發(fā)和驅(qū)動(dòng)二維氧化石墨烯發(fā)生卷曲,實(shí)現(xiàn)了石墨烯的自發(fā)式卷繞;[0026] 3、本發(fā)明通過(guò)將氧化石墨烯混合材料置于適宜的保溫溫度下,使得氧化石墨烯脫除一部分含氧官能團(tuán),有利于卷曲的發(fā)生。同時(shí),較高的保溫溫度(130?200℃)可使氧化石墨烯混合材料中的硫酸鹽在水中趁熱溶解去除時(shí),對(duì)氧化石墨烯產(chǎn)生更大的表面驅(qū)動(dòng)應(yīng)力,有利于驅(qū)動(dòng)卷繞過(guò)程;[0027] 4、本發(fā)明通過(guò)將管式爐內(nèi)溫度設(shè)置在適宜溫度范圍內(nèi),保證了氧化石墨烯充分還原;[0028] 5、本發(fā)明提供的方法能夠制備大量的具有高卷繞緊致度的石墨烯納米卷;[0029] 6、本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、易于操作,不需要特殊苛刻裝置,制備條件要求低、成本低,易于規(guī)模化生產(chǎn)。附圖說(shuō)明[0030] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備的石墨烯納米卷的掃描電鏡圖;[0031] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例2制備的石墨烯納米卷的掃描電鏡圖;[0032] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例3制備的石墨烯納米卷的掃描電鏡圖;[0033] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例3制備的石墨烯納米卷的透射電鏡圖;[0034] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例4制備的石墨烯納米卷的掃描電鏡圖;[0035] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例4制備的石墨烯納米卷的透射電鏡圖;[0036] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例5制備的石墨烯納米卷的掃描電鏡圖;[0037] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例6制備的石墨烯納米卷的掃描電鏡圖;[0038] 圖9是本發(fā)明實(shí)施例7制備的石墨烯納米卷的掃描電鏡圖;具體實(shí)施方式[0039] 下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述,有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明,不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制,該領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。下述實(shí)施例中,未特別說(shuō)明的試劑和儀器均可市售獲得,未特別說(shuō)明的實(shí)驗(yàn)操作均按產(chǎn)商說(shuō)明書(shū)或本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)實(shí)施,除非另行定義,文中所使用的所有專(zhuān)業(yè)與科學(xué)用語(yǔ)與本領(lǐng)域熟練人員所熟悉的意義相同。此外,任何與所記載內(nèi)容相似或均等的方法及材料皆可應(yīng)用于本發(fā)明中。[0040] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種石墨烯納米卷的制備方法,包括如下步驟:[0041] (1)采用改性Hummers法制備得到含有氧化石墨、氫離子和硫酸根離子的氧化石墨混合溶液,將制備的氧化石墨混合溶液進(jìn)行超聲處理,超聲處理完后再向混合溶液中加入適量堿性溶液調(diào)節(jié)溶液pH至5?8;[0042] (2)向步驟(1)所得溶液中加入有機(jī)醇溶液,經(jīng)過(guò)濾分離得到氧化石墨烯混合材料;[0043] (3)將步驟(2)得到的氧化石墨烯混合材料置于130?200℃溫度下,保溫2?4h;[0044] (4)將保溫結(jié)束后氧化石墨烯混合材料趁熱加入到去離子水中并充分?jǐn)嚢瑁籟0045] (5)用去離子水對(duì)步驟(4)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行反復(fù)洗滌,然后置于干燥箱中進(jìn)行干燥;[0046] (6)將步驟(5)得到的產(chǎn)物置于管式爐中,在保護(hù)氣氛中升溫至300?800℃,并保溫1?4h待管式爐冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物,即為石墨烯納米卷。

[0047] 本發(fā)明實(shí)施例提供的石墨烯納米卷的制備方法,采用改性Hummers法不經(jīng)過(guò)分離純化步驟制備得到的含有氧化石墨、氫離子和硫酸根離子的氧化石墨混合溶液,再通過(guò)向氧化石墨混合溶液中加入堿性溶液調(diào)節(jié)其pH,再加入有機(jī)醇溶液,使得硫酸根離子與堿性溶液中的陽(yáng)離子在有機(jī)醇加入后引發(fā)的抗溶劑反應(yīng)過(guò)程中析出硫酸鹽,并負(fù)載于氧化石墨烯表面,得到氧化石墨烯混合材料,有效避免氧化石墨烯的團(tuán)聚和堆垛問(wèn)題;并且將氧化石墨烯混合材料置于130?200℃適宜的保溫溫度下進(jìn)行保溫,使得氧化石墨烯脫除一部分含氧官能團(tuán),有利于卷曲的發(fā)生;還充分利用氧化石墨烯混合材料中的硫酸鹽在水中快速溶解去除過(guò)程對(duì)氧化石墨烯產(chǎn)生的表面應(yīng)力,誘發(fā)和驅(qū)動(dòng)二維氧化石墨烯發(fā)生卷曲,實(shí)現(xiàn)了石墨烯的自發(fā)式卷繞;最后將氧化石墨烯管置于溫度適宜的管式內(nèi)加熱,保證了氧化石墨烯充分還原形成石墨烯納米卷。[0048] 需要說(shuō)明的是:本發(fā)明采用改性Hummers法制備得到含有氧化石墨、氫離子和硫酸根離子的氧化石墨混合溶液為現(xiàn)有技術(shù),即采用現(xiàn)有的改性Hummers法不經(jīng)過(guò)最后分離和純化步驟即得到所需氧化石墨混合溶液。[0049] 在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中,步驟(3)中氧化石墨烯混合材料保溫溫度還可以選擇140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃;保溫時(shí)間還可以選擇2h、2.5h、3h、3.5h。[0050] 在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中,步驟(6)中的加熱溫度還可以選擇350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃;加熱時(shí)間還可以選擇1.5h、2h、2.5h、3h、

3.5h。

[0051] 在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中,步驟(1)中氧化石墨混合溶液中氧化石墨的濃度為:0.5?5g/L,超聲處理功率為500?1000W,超聲處理時(shí)間為1?5h。氧化石墨的濃度還可以選擇1g/L、1.5g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L、4g/L、4.5g/L;超聲處理功率還可以選擇600W、700W、800W、900W,超聲處理時(shí)間還可以選擇2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h。

[0052] 在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中,步驟(1)中堿性溶液為KOH、NaOH和NH4OH中的一種或多種。[0053] 在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中,步驟(2)中有機(jī)醇溶液包括乙醇、乙二醇和聚乙二醇中的一種或多種。[0054] 在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中,步驟(2)中有機(jī)醇溶液與氧化石墨混合溶液的體積比為0.5?5:1,還可以選擇1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1。[0055] 在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中,步驟(4)中的去離子水溫度為25?90℃,攪拌時(shí)間為5?10min。去離子水溫度還可以選擇30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃;攪拌時(shí)間還可以選擇6min、7min、8min、9min。

[0056] 在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中,步驟(5)中反復(fù)洗滌次數(shù)為3?4次。[0057] 在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中,步驟(6)中的保護(hù)氣氛為氮?dú)?、氬氣或氬氫混合氣體中的任意一種。[0058] 在本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施例中,步驟(5)干燥溫度為60?80℃,干燥時(shí)間為4?6h。干燥溫度還可以選擇65℃、70℃、75℃;干燥時(shí)間還可以選擇4.5h、5h、5.5h。[0059] 一種石墨烯納米卷,由所述的石墨烯納米卷的制備方法制備得到,該石墨納米卷具有高卷繞緊致度。[0060] 以下為具體實(shí)施例:[0061] 實(shí)施例1[0062] 一種石墨烯納米卷的制備方法,包括如下步驟:[0063] (1)采用改性Hummers法制備得到含有氧化石墨、氫離子和硫酸根離子的氧化石墨混合溶液,取150ml、1g/L的氧化石墨混合溶液在800W的超聲功率下超聲處理2h,超聲處理?1結(jié)束后加入一定量1moLL 的NaOH溶液,使得溶液最終的pH值為5?8;

[0064] (2)向步驟(1)所得溶液中加入200mL乙醇溶液,經(jīng)過(guò)濾分離得到氧化石墨烯混合材料;[0065] (3)將步驟(2)得到的氧化石墨烯混合材料置于130℃的溫度下,保溫4h;[0066] (4)將保溫結(jié)束后氧化石墨烯混合材料趁熱加入45℃去離子水中,攪拌反應(yīng)5min;[0067] (5)用去離子水對(duì)步驟(4)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行反復(fù)洗滌3次,然后置于干燥箱中60℃下干燥6h;[0068] (6)將步驟(5)得到的產(chǎn)物在充有氬氣且溫度為500℃的管式爐中加熱3h,待管式爐冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物。[0069] 采用掃描電鏡對(duì)本實(shí)施例制備得到的產(chǎn)物進(jìn)行觀察,如圖1所示,從圖中可以看出二維片狀石墨烯發(fā)生了卷曲,得到了石墨烯納米卷。[0070] 實(shí)施例2[0071] 一種石墨烯納米卷的制備方法,包括如下步驟:[0072] (1)采用改性Hummers法制備得到含有氧化石墨、氫離子和硫酸根離子的氧化石墨混合溶液,取150ml、1g/L的氧化石墨混合溶液在800W的超聲功率下超聲處理2h,超聲處理?1結(jié)束后加入一定量1moLL 的NaOH溶液,使得溶液最終的pH值為5?8;

[0073] (2)向步驟(1)所得溶液中加入200mL乙醇溶液,經(jīng)過(guò)濾分離得到氧化石墨烯混合材料;[0074] (3)將步驟(2)得到的氧化石墨烯混合材料置于140℃的溫度下,保溫4h;[0075] (4)將保溫結(jié)束后氧化石墨烯混合材料趁熱加入45℃去離子水中,攪拌反應(yīng)5min;[0076] (5)用去離子水對(duì)步驟(4)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行反復(fù)洗滌3次,然后置于干燥箱中60℃下干燥6h;[0077] (6)將步驟(5)得到的產(chǎn)物在充有氬氣且溫度為500℃的管式爐中加熱3h,待管式爐冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物。[0078] 采用掃描電鏡對(duì)本實(shí)施例制備得到的產(chǎn)物進(jìn)行觀察,如圖2所示,從圖中可以看出二維片狀石墨烯發(fā)生了卷曲得到了石墨烯納米卷,且可以明顯觀察到石墨烯納米卷的表面形貌。[0079] 實(shí)施例3[0080] 一種石墨烯納米卷的制備方法,包括如下步驟:[0081] (1)采用改性Hummers法制備得到含有氧化石墨、氫離子和硫酸根離子的氧化石墨混合溶液,取150ml、1g/L的氧化石墨混合溶液在800W的超聲功率下超聲處理2h,超聲處理?1結(jié)束后加入一定量1moLL 的NaOH溶液,使得溶液最終的pH值為5?8;

[0082] (2)向步驟(1)所得溶液中加入200mL乙醇溶液,經(jīng)過(guò)濾分離得到氧化石墨烯混合材料;[0083] (3)將步驟(2)得到的氧化石墨烯混合材料置于150℃的溫度下,保溫4h;[0084] (4)將保溫結(jié)束后氧化石墨烯混合材料趁熱加入45℃去離子水中,攪拌反應(yīng)5min;[0085] (5)用去離子水對(duì)步驟(4)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行反復(fù)洗滌3次,然后置于干燥箱中60℃下干燥6h;[0086] (6)將步驟(5)得到的產(chǎn)物在充有氬氣且溫度為500℃的管式爐中加熱3h,待管式爐冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物。[0087] 采用掃描電鏡對(duì)本實(shí)施例制備得到的產(chǎn)物進(jìn)行觀察,如圖3所示,從圖中可以看出二維片狀石墨烯發(fā)生了卷曲形成了具有卷繞結(jié)構(gòu)形態(tài)的石墨烯納米卷,且石墨烯納米卷的直徑小于100nm。[0088] 采用TEM對(duì)本實(shí)施例制備得到的石墨烯納米卷進(jìn)行表征,如圖4所示,由圖可知在本實(shí)施例條件下制備得到的石墨烯納米卷的直徑大約為60nm。[0089] 實(shí)施例4[0090] 一種石墨烯納米卷的制備方法,包括如下步驟:[0091] (1)采用改性Hummers法制備得到含有氧化石墨、氫離子和硫酸根離子的氧化石墨混合溶液,取150ml、1g/L的氧化石墨混合溶液在800W的超聲功率下超聲處理2h,超聲處理?1結(jié)束后加入一定量1moLL 的NaOH溶液,使得溶液最終的pH值為5?8;

[0092] (2)向步驟(1)所得溶液中加入200mL乙醇溶液,經(jīng)過(guò)濾分離得到氧化石墨烯混合材料;[0093] (3)將步驟(2)得到的氧化石墨烯混合材料置于180℃的溫度下,保溫4h;[0094] (4)將保溫結(jié)束后氧化石墨烯混合材料趁熱加入45℃去離子水中,攪拌反應(yīng)5min;[0095] (5)用去離子水對(duì)步驟(4)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行反復(fù)洗滌3次,然后置于干燥箱中60℃下干燥6h;[0096] (6)將步驟(5)得到的產(chǎn)物在充有氬氣且溫度為500℃的管式爐中加熱3h,待管式爐冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物。[0097] 采用掃描電鏡對(duì)本實(shí)施例制備得到的產(chǎn)物進(jìn)行觀察,如圖5所示,從圖中可以看出二維片狀石墨烯發(fā)生了卷曲形成了高卷繞緊致度的石墨烯納米卷。[0098] 采用TEM對(duì)本實(shí)施例制備得到的石墨烯納米卷進(jìn)行表征,如圖6所示,由圖可知在本實(shí)施例條件下制備得到的石墨烯納米卷的直徑在40nm左右。[0099] 實(shí)施例5[0100] 一種石墨烯納米卷的制備方法,包括如下步驟:[0101] (1)采用改性Hummers法制備得到含有氧化石墨、氫離子和硫酸根離子的氧化石墨混合溶液,取150ml、1g/L的氧化石墨混合溶液在800W的超聲功率下超聲處理2h,超聲處理?1結(jié)束后加入一定量1moLL 的NaOH溶液,使得溶液最終的pH值為7;

[0102] (2)向步驟(1)所得溶液中加入200mL乙醇溶液,經(jīng)過(guò)濾分離得到氧化石墨烯混合材料;[0103] (3)將步驟(2)得到的氧化石墨烯混合材料置于200℃的溫度下,保溫4h;[0104] (4)將保溫結(jié)束后氧化石墨烯混合材料趁熱加入45℃去離子水中,攪拌反應(yīng)5min;[0105] (5)用去離子水對(duì)步驟(4)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行反復(fù)洗滌3次,然后置于干燥箱中60℃下干燥6h;[0106] (6)將步驟(5)得到的產(chǎn)物在充有氬氣且溫度為500℃的管式爐中加熱3h,待管式爐冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物。[0107] 采用掃描電鏡對(duì)本實(shí)施例制備得到的產(chǎn)物進(jìn)行觀察,如圖7所示,從圖中看出二維片狀石墨烯發(fā)生了卷曲形成了高卷繞緊致度的石墨烯納米卷,但部分石墨烯納米卷表面出現(xiàn)了小孔,是因?yàn)槭┡c硫酸鈉發(fā)生了輕微的還原反應(yīng)。[0108] 實(shí)施例6[0109] 一種石墨烯納米卷的制備方法,包括如下步驟:[0110] (1)采用改性Hummers法制備得到含有氧化石墨、氫離子和硫酸根離子的氧化石墨混合溶液,取150ml、1g/L的氧化石墨混合溶液在500W的超聲功率下超聲處理5h,超聲處理?1結(jié)束后加入一定量1moLL 的NaOH溶液,使得溶液最終的pH值為5?8;

[0111] (2)向步驟(1)所得溶液中加入200mL乙醇溶液,經(jīng)過(guò)濾分離得到氧化石墨烯混合材料;[0112] (3)將步驟(2)得到的氧化石墨烯混合材料置于180℃的溫度下,保溫2h;[0113] (4)將保溫結(jié)束后氧化石墨烯混合材料趁熱加入25℃去離子水中,攪拌反應(yīng)10min;

[0114] (5)用去離子水對(duì)步驟(4)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行反復(fù)洗滌3次,然后置于干燥箱中70℃下干燥5h;[0115] (6)將步驟(5)得到的產(chǎn)物在充有氬氣且溫度為300℃的管式爐中加熱4h,待管式爐冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物。[0116] 采用掃描電鏡對(duì)本實(shí)施例制備得到的產(chǎn)物進(jìn)行觀察,如圖8所示,從圖中可以看出二維片狀石墨烯發(fā)生了卷曲形成了高卷繞緊致度的石墨烯納米卷,且石墨烯納米卷的直徑大約50nm。[0117] 實(shí)施例7[0118] 一種石墨烯納米卷的制備方法,包括如下步驟:[0119] (1)采用改性Hummers法制備得到含有氧化石墨、氫離子和硫酸根離子的氧化石墨混合溶液液,取150ml、1g/L的氧化石墨混合溶液在1000W的超聲功率下超聲處理1h,超聲處?1理結(jié)束后加入一定量1moLL 的NaOH溶液,使得溶液最終的pH值為5?8;

[0120] (2)向步驟(1)所得溶液中加入200mL乙醇溶液,經(jīng)過(guò)濾分離得到氧化石墨烯混合材料;[0121] (3)將步驟(2)得到的氧化石墨烯混合材料置于180℃的溫度下,保溫3h;[0122] (4)將保溫結(jié)束后氧化石墨烯混合材料趁熱加入90℃去離子水中,攪拌反應(yīng)5min;[0123] (5)用去離子水對(duì)步驟(4)所得固體產(chǎn)物進(jìn)行反復(fù)洗滌3次,然后置于干燥箱中80℃下干燥4h;[0124] (6)將步驟(5)得到的產(chǎn)物在充有氬氣且溫度為800℃的管式爐中加熱1h,待管式爐冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物。[0125] 采用掃描電鏡對(duì)本實(shí)施例制備得到的產(chǎn)物進(jìn)行觀察,如圖9所示,從圖中可以看出二維片狀石墨烯發(fā)生了卷曲形成了高卷繞緊致度的石墨烯納米卷,且石墨烯納米卷的直徑大約為40?50nm。[0126] 綜上需要說(shuō)明的是,以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用過(guò)于限制本發(fā)明,盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō),其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案,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、替換、或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。



聲明:
“石墨烯納米卷及其制備方法” 該技術(shù)專(zhuān)利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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