[发明专利]镶嵌离子的三晶格式石墨烯载体及其镶嵌方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯的技术领域，尤其涉及一种镶嵌离子的三晶格式石墨烯载体及其镶嵌方法。

背景技术

随着石墨烯的制造日渐成熟并向着量产方面发展，然而现时石墨烯在应用上都是在添加剂应用上发展居多。实际上，石墨烯本身带功能性的材料应用上可说是空白，而且应用不广，实质上是未来极之需要。功能性石墨烯方面，人类只是趋于初步阶段，还是有漫长的道路探讨。

随着多相量子自耦反应法生产出经济又纯正的石墨烯外，又继续发展做出阳极石墨烯和阴极石墨烯。在这阶段中，发明人已找出了功能性石墨烯和离子镶嵌初型的探讨以及成功做出带阳极和带阴极的离子镶嵌石墨烯晶格上的原理，我们将这种技术发明和手段生产的石墨称为功能性石墨烯原材料。

在镶嵌功能性离子石墨烯的科研上发现，有效性和功能性的效益方案在于镶嵌的离子载体上的设计和普排方式。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种结构稳定、易于实现的镶嵌离子的三晶格式石墨烯载体及其镶嵌方法。

为了达到上述目的，本发明一种镶嵌离子的三晶格式石墨烯载体，包括十三个碳原子， 十三个碳原子之间相互成键组合成包括三个正六边形的三晶格式的石墨烯结构，其中的九个碳原子上与碳原子相结合形成两条碳碳双键，其中的另外四个碳原子上与碳原子相结合形成三条碳碳双键；

三晶格式的石墨烯结构的构造为三晶格处于同一平面上，且两晶格在上另一晶格在下或一晶格在上另两晶格在下的分子结构，由于所有物质的电子相位的特性，同样的物质在反应过程中都有同相排斥现象，不同的物质在反应过程中有异相相吸引现象，利用石墨烯晶格为载体，在三个晶格内装入不同镶嵌离子，相位不同的镶嵌离子在三晶格上依次排布形成稳定的分子团结构。

其中，该石墨烯载体中的十三个碳原子均带有本身自有电子，通过碳碳双键相连的两个碳原子所带电子正负不同，三晶格式的电子排列结构中的电子电荷表现确定的物质电子相位，三晶格式的石墨烯结构上的相位间距决定了离子镶嵌反应过程中的异性相吸的结果，从而让不同离子稳定镶嵌在三晶格式结构不同晶格上。

其中，所述三晶格式的石墨烯载体堆叠成两层或四层，具体的堆叠方式包括AA型堆叠以及AB型堆叠。

其中，AA型堆叠是指第一层三晶格式载体上的每个碳原子与第二层三晶格式载体上的每个碳原子一一对应，形成标准式叠加结构。

其中，AB型堆叠是指第一层三晶格式载体上的每个碳原子与第二层三晶格式载体上的每个碳原子错位排布，具体的第一层三晶格式载体上有六个碳原子与第二层三晶格式载体上的六个碳原子处于相对应位置，其他的碳原子不处于相对应位置。

其中，镶嵌的离子包括：金离子、银离子、铂离子、铜离子、铁离子以及稀土离子。

本发明还公开了一种三晶格式石墨烯载体镶嵌离子的方法，包括以下过程：

将带有镶嵌离子的化合物与石墨烯层进行充分混合；

升高温度并添加非离子渗透剂使镶嵌离子从化合物中脱离；

继续升温，使镶嵌离子分别镶嵌到三晶格式石墨烯的不同晶格上；

形成镶嵌有镶嵌离子的三晶格组合的分子团。

其中，该方法中使用的石墨烯层为小层石墨烯，具体为五层以下的石墨烯结构；该方法中使用的镶嵌离子包括铜离子、铁离子、金离子、银离子、铂离子或稀土离。

其中，化合物混合的过程中，加入三种不同的镶嵌离子化合物，且每种镶嵌离子化合物与石墨烯层的摩尔质量相等。

其中，包括以下具体过程：

将三种带镶嵌离子的化合物渗入石墨烯层内，使不同的镶嵌离子与石墨烯层进行充分混合；

加以能量以及正常反应，除去化合物中的其他离子，只剩下三种镶嵌离子；

进一步升温，不同的镶嵌离子安装到三晶格上的不同的晶格上；

形成具有镶嵌离子特性的三晶格式石墨烯分子团。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明的镶嵌离子的三晶格式石墨烯载体，通过特定的电子排布结构，利用了石墨烯晶格为载体，在三晶体排列上分别装入不同物质，由于不同物质的相位有不同，因此不同的镶嵌离子可以稳定存在于三晶体晶格上。因同性相排斥，异性相吸引原理，促使三晶格上的离子组合与石墨烯产生出一个稳定的分子团组合，从而形成一个三晶体的石墨烯分子结构。镶嵌三种不同金属的石墨烯结构具有特殊的合金特性，将这种多功能组合的石墨烯运用到制造特种钢材合金或生化应用上，能够解决很多客机上的瓶颈问题，未来应用多相与多功能性的石墨烯必将为人类科技做出很大贡献。