[发明专利]一种还原氧化石墨烯纸及其制备方法

说明书

本发明公开了一种还原氧化石墨烯纸的制备方法，包括以下步骤：步骤一，用激光点照射氧化石墨烯纸1‑2秒；步骤二，将步骤一中所得的氧化石墨烯纸放入微波炉中进行微波辐射，出现1‑2次发光现象时停止微波辐射。本发明还提供了一种上述方法制备的还原氧化石墨烯纸。本发明的还原氧化石墨烯纸的制备方法，通过激光点照射氧化石墨烯纸，使得氧化石墨烯纸在该照射点得到触发而对微波响应，从而可以利用微波来还原得到具有导电性的还原氧化石墨烯纸，且不破坏石墨烯纸的完整性。本发明的方法操作简单易行、成本低廉，在空气和室温条件下就可以完成，不需要复杂昂贵的设备，适宜规模化制备高质量的石墨烯纸。

技术领域

本发明属于石墨烯纸的制备领域，尤其涉及一种还原氧化石墨烯纸及其制备方法。

背景技术

石墨烯由单层碳原子构成，具有优异的物理、化学以及结构特性，在半导体、能源、复合材料以及传感等领域有着重要的应用。将氧化石墨烯还原可显著提高性能，还原氧化石墨烯(RGO)即使以无序形式存在，也被证明在能源存储、导电油墨、传感、离子筛分、复合材料等领域是一种潜在的有用材料。还原氧化石墨烯的制备方法主要可分为热还原法和化学还原法，但这些方法常常涉及高能耗或具有潜在危险的化学还原剂。

近年来，许多非化学还原方法受到了人们的关注，微波因其方便快捷的加热方式而成为一种合适的还原替代方法。由于结构中存在π电子，石墨烯是一种良好的微波吸收剂，但是氧化后获得的氧化石墨烯通常是绝缘的，对微波辐射无响应。中国专利申请CN110234601A公开了一种用于生产经微波还原的氧化石墨烯的方法，该方法为了使用微波法得到还原氧化石墨烯，先将氧化石墨烯中的氧浓度降低到足以允许rGO吸收微波。而这个降低氧浓度的过程是通过在惰性气氛中退火或是通过使用肼、抗坏血酸、氢卤酸、硼氢化钠等化学试剂，或通过UV照射，以上方法都必须将氧化石墨烯中的氧浓度整体降低，直至氧化石墨烯中氧浓度降低到足够使石墨烯吸收微波。这个氧浓度的降低量通常为0.1％或更多，才能在后续的微波照射过程中保证较高的还原效率，因此为了使得后续的微波照射有效，氧浓度的确定也成为一个必须的步骤，这为批量的大规模生产带来了不便。并且，使用化学试剂不利于环保，退火又有高的能耗。

发明内容

本发明的目的是：提供一种还原氧化石墨烯纸的制备方法，可以使用微波对氧化石墨烯纸还原，且方法简便，微波前不需要对氧化石墨烯纸的氧含量有特定要求。

本发明的技术方案为：

一种还原氧化石墨烯纸的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，用激光点照射氧化石墨烯纸1-2秒；

步骤二，将步骤一中所得的氧化石墨烯纸放入微波炉中进行微波辐射，出现1-2次发光现象时停止微波辐射。

本发明的还原氧化石墨烯纸的制备方法，在步骤一中先用激光对氧化石墨烯纸进行点照射，通过激光点照射使得氧化石墨烯纸在该照射点得到触发，使得触发后的氧化石墨烯纸对步骤二中的微波响应，从而在步骤二中将整个氧化石墨烯纸还原，提升其导电性能。由于本发明使用的是激光点照射触发，因此不会对氧化石墨烯纸有过多的破坏，可得到完好的纸状还原氧化石墨烯纸；而使用化学试剂或是高温退火工序处理氧化石墨烯纸往往会破坏氧化石墨烯纸的完整性。使用本发明的方法制备还原氧化石墨烯，经过步骤一的激光点照射后也不需要考虑氧化石墨烯纸在微波辐射前的氧浓度；并且使用本发明的方法进行激光点触发后的氧化石墨烯，其激光点照射前后氧浓度的变化是微不足道的，而这种氧浓度几乎不改变的激光点照射为步骤二的微波辐射提供了微波触发点，使得本来对微波辐射不响应的氧化石墨烯纸可以吸收微波而还原，不再需要使用化学试剂或是高温退火等来使氧化石墨烯的氧浓度改变到特定的量来响应微波，也不需要过多复杂的步骤和昂贵的仪器，以及惰性气体氛围。本发明的方法在空气和室温条件下就可以完成；对激光器及激光的波长也没有特殊要求，激光波长可以在可见光波段，比较适宜低成本、大规模制备。本发明的方法对氧化石墨烯纸也没有特殊要求。