石墨烯制方法：Hummers法

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1、改进的Hummers法制备氧化石墨改进的Hummers法制备氧化石墨:在冰水浴中装配好500ml的反应瓶，将5g石墨粉和5g硝酸钠与200ml浓硫酸混合均匀，搅拌下加入25g高氯酸钾，均匀后，再分数次加入15g高锰酸钾，控制温度不超过20℃，搅拌一段时间后，撤去冰浴，将反应瓶转移至电磁搅拌器上，电磁搅拌持续24h。之后，搅拌下缓慢加入200ml去离子水，温度升高到98℃左右，搅拌20min后，加入适量双氧水还原残留的氧化剂，使溶液变为亮黄色。然后分次以10000rpm转速离心分离氧化石墨悬浮液，并先后用5%HCl溶液和去离子水洗涤直到分离液pH=7。将得到的滤饼真空干燥即得氧化

2、石墨。氧化石墨的制备工艺流程如图3-1所示。注：低温反应(＜20℃)中，由于温度很低，硫酸的氧化性比较低，不足以提供插层反应的驱动力，所以，石墨烯原先没有被氧化。当加入高锰酸钾后，溶液的氧化性增强，石墨烯的边缘首先被氧化。随着氧化过程的进行和高锰酸钾加入量的增加，石墨里的碳原子平面结构逐渐变成带有正电荷的平面大分子,边缘部分因氧化而发生卷曲。此时，硫酸氢根离子和硫酸分子逐渐进入石墨层间,形成硫酸-石墨层间化合物。中温反应(＜40℃)时，硫酸-石墨层间化合物被深度氧化，混合液呈现褐色。高温反应(90℃-100℃)阶段，残余的浓硫酸与水作用放出大量的热，使混合液温度上升至98℃左右

3、，硫酸-石墨层间化合物发生水解，大量的水进入硫酸-石墨层间化合物的层间，成为层间水并排挤出硫酸，而水中的OH-与硫酸氢根离子发生离子交换作用，置换出部分硫酸氢根离子并与石墨层面上的碳原子相结合，结果使石墨层间距变大，出现石墨烯体积膨胀现象，此时溶液呈亮黄色。在水洗和干燥过程中，氧化石墨层间的OH-与H+结合以水分子形式脱去，因此产物由金黄色逐渐变成黑色。石墨烯制备：图3-2为氧化石墨制备石墨烯的工艺流程图。将氧化石墨研碎，称取300mg分散于60ml去离子水中，得到棕黄色的悬浮液，超声分散1h后得到稳定的胶状悬浮液。然后转移到四口烧瓶中，加入600mg硼氢化钠和50mg十二烷基

4、苯磺酸钠，升温至80℃，在此条件下回流16h后离心分离，依次用丙酮和去离子水洗涤至pH=7，将得到的滤饼真空干燥后保存备用,记为GS1。按照同样的方法在不加分散剂的条件下制备得到石墨烯GS。注：石墨经过强氧化剂氧化得到氧化石墨，在石墨层的六元环上形成羟基、环氧基和羧基。一方面，含氧基团为亲水性，它们的引入改善了石墨烯的水溶性，使氧化石墨在水中溶解度变大，稳定性增加，这一点在科研中，多被用来制备改性石墨烯。另一方面，含氧基团的引入由于空间位阻效应使石墨层间距变大，减小了石墨层间的团聚现象。高分散性石墨烯制备高分散性石墨烯制备原理：（大分子及有机小分子常被作稳定剂吸附在石墨烯表面，

5、使得层层之间的电子效应及位阻效应阻碍团聚，制备了可分散性石墨烯材料）1.试剂及原料：石墨，青岛康龙石墨股份有限公司，99.9%，2μm；没食子酸，国药试剂，AR；浓硫酸，国药试剂，AR；浓盐酸,国药试剂，AR；高锰酸钾，国药试剂，AR；过硫酸钾，国药试剂，AR；过氧化氢，国药试剂，AR；五氧化二磷，国药试剂，AR2.氧化石墨制备：氧化石墨烯是采用改进的Hummers法制备的，合成步骤包括预氧化和再氧化两步。第一步预氧化，首先将8.4g硫代硫酸钾,8.4g五氧化二磷和50mL浓硫酸加入到250mL的圆底烧瓶中搅拌至完成固体溶解。待溶液冷却到80°C，加入10g石墨，并且控制温度在

6、80°C搅拌4.5h。然后，以1mL/s的速度加入100mL去离子水，再将混合液转移到500mL的烧杯中，静置过夜。用孔径为0.22μm的尼龙微孔滤膜过滤，并用去离子水洗涤滤饼数次，最后将滤饼转移到表面皿中，室温晾干。第二步再氧化，将95mL浓硫酸加入500mL三颈圆底烧瓶中，冰浴冷却至0°C。将预氧化产物加入到已冷却的浓硫酸中，搅拌。缓慢加入10g高锰酸钾，并保持温度低于10°C（将10g高锰酸钾加入浓硫酸约需2h）。悬浮液在35°C下搅拌2h后，以1mL/s的速度加入184mL的去离子水，并保持温度低于50°C。然后，将棕红色悬浮物转移到1L的烧杯中，并加入420mL去离子

7、水。将7.5mL30%过氧化氢加入到搅拌中的悬浮物后，红棕色迅速变为亮黄色。静置24h后，倒去上层清夜，将残余物在9000rpm下离心分离。加入500mL10%盐酸溶液，离心分离，除去产物中金属离子。然后加入1L去离子水洗去过量的酸溶液。将粘稠的悬浮物分装到截留分子量为3500的透析袋中，用去离子水透析两周至pH≈6。最后，将产物在50°C下减压旋蒸除去大部分水后，转移到表面皿中，50°C烘48h。3.石墨烯制备（即还原氧化石墨：绿色还原剂）：3.1没食子酸还原氧化石墨烯（GO）：取400g