[发明专利]一种亲水性石墨烯及其制备方法

说明书

本发明提供了一种亲水性石墨烯及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)、将石墨粉、添加剂及液态插层介质加入球磨罐后，密封该球磨罐；其中，所述石墨粉与添加剂的质量比为5‑20:1，液态插层介质按每克石墨粉0‑1.5mL进行添加；(2)、向所述球磨罐中通入气态插层介质，并通过调节气态插层介质的进气量使压力控制在2‑12MPa，在该压力下，将体系温度升至35‑150℃进行球磨原位辅助分子插层反应，反应结束后，得到所述亲水性石墨烯。

技术领域

本发明涉及一种亲水性石墨烯及其制备方法，属于石墨烯材料技术领域。

背景技术

从2004年石墨烯被发现以来，其就一直备受来自物理和材料领域研究者的普遍青睐。石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。尽管石墨烯只有一个碳原子层厚度，并且是已知材料中最薄的一种，然而却非常牢固坚硬。石墨烯也是目前已知导电性最出色的材料。此外，石墨烯还有许多优异的性能：如较高的杨氏模量、热导率、巨大的比表面积等等。由于石墨烯的特殊性能，它在电子学、光学、磁学、生物医学、传感器、储能等方面均有广泛的应用。但是石墨烯在水中的聚沉现象严重影响了石墨烯这种优良材料的应用。

因此，提供一种亲水性石墨烯及其制备方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种亲水性石墨烯的制备方法。

本发明的目的还在于提供上述亲水性石墨烯的制备方法得到的亲水性石墨烯。

为达到上述目的，一方面，本发明提供了一种亲水性石墨烯的制备方法，其包括以下步骤：

(1)、将石墨粉、添加剂及液态插层介质加入球磨罐后，密封该球磨罐；其中，所述石墨粉与添加剂的质量比为5-20:1，液态插层介质按每克石墨粉0-1.5mL进行添加；

(2)、向所述球磨罐中通入气态插层介质，并通过调节气态插层介质的进气量使压力控制在2-12MPa，在该压力下，将体系温度升至35-150℃进行球磨原位辅助分子插层反应，反应结束后，得到所述亲水性石墨烯。

根据本发明所述的制备方法，其中，本发明对所用石墨粉不作具体要求，本领域技术人员可以根据现场作业需要选择合适的石墨粉，在本发明具体实施方式中，所用石墨粉包括膨胀石墨粉及鳞片石墨。

根据本发明所述的制备方法，其中，步骤(1)中对石墨粉、添加剂及液态插层介质的加入顺序不作要求。

根据本发明所述的制备方法，优选地，步骤(1)中所述液态插层介质按每克石墨粉0.5-1.5mL进行添加。

根据本发明所述的制备方法，优选地，步骤(1)中所述添加剂包括十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)及聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)中的一种或几种的组合。

根据本发明所述的制备方法，优选地，步骤(1)中所述液态插层介质包括乙醇和/或水。

根据本发明所述的制备方法，优选地，步骤(2)中所述气态插层介质包括二氧化碳、氮气及丙烷中的一种。

根据本发明所述的制备方法，优选地，步骤(2)中所述球磨罐球磨转速为100-1000rpm，反应时间为0.5-8h。

根据本发明所述的制备方法，优选地，该方法还包括以下步骤：

反应结束，对所述球磨罐进行泄压后再将其冷却，取出产物；该产物经洗涤、过滤后干燥，得到所述亲水性石墨烯。

根据本发明所述的制备方法，优选地，所述泄压为通过放气阀将球磨罐内表压泄压至0MPa。

根据本发明所述的制备方法，优选地，所述冷却为在空气条件下将球磨罐冷却至室温。