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专利号: 202110828267X
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种附着含氧基团的多孔石墨烯分散液的制备方法,其特征在于,包括下列步骤:

(1)确定石墨烯与氧气反应的初始温度:首先将石墨烯原料以5~10℃/min的升温速率在氧气气氛中进行热重测试,以确定石墨烯的初始失重温度;

(2)通过在含氧气氛中的热处理制备多孔、附着含氧基团的石墨烯:称取一定质量的石墨烯原料放到高温炉中,以一定的升温速率升温至初始失重温度以上,同时通入小流量的含氧气氛,并在一定的温度下热处理维持数小时,从而使得石墨烯上附着大量的含氧官能团,同时伴随着石墨烯中的部分碳转变为了气态的碳氧化物,从而在原位留下大量孔隙,使得石墨烯具有多孔结构的特性;

(3)将上述多孔、附着含氧基团的石墨烯分散于极性溶剂中制得附着含氧基团的多孔石墨烯分散液:称取一定量的多孔、附着含氧基团的石墨烯添加到一定体积的极性溶剂中,根据石墨烯分散的需要可添加一定量的分散剂,经过超声分散或高速剪切步骤,制得多孔、附着含氧基团的石墨烯分散液;

步骤(2)中,所述的石墨烯原料是指由物理法和化学法制备的非氧化的石墨烯,包括单层和少层的石墨烯,少层石墨烯的石墨烯层数为4~6层;所述的小流量的含氧气氛的流速为0~5mL/min;所述的一定温度是指初始失重温度到超过初始失重温度至多130℃;所述的升温速率为1~10℃/min;所述的维持时间为0.1~5h。

2.根据权利要求1所述的一种附着含氧基团的多孔石墨烯分散液的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述含氧气氛包括空气、氧气以及氧气或空气与惰性气体的混合气体;所述的高温炉包括管式炉和马弗炉。

3.根据权利要求2所述的一种附着含氧基团的多孔石墨烯分散液的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述含氧气氛为空气气氛。

4.根据权利要求1所述的一种附着含氧基团的多孔石墨烯分散液的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,极性溶剂选自水、乙醇、N,N‑二甲基甲酰胺和N‑甲基吡咯烷酮中的一种或几种;

所述分散剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、琼脂、黄原胶、角叉胶和瓜尔豆胶中的一种;

所述的多孔、附着含氧基团的石墨烯:分散剂:极性溶剂的用量比为0.1~5mg:0~

20mg:1mL。

5.根据权利要求1所述的一种附着含氧基团的多孔石墨烯分散液的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述超声功率为300~1000W,超声分散时间为30~100min;所述的高速剪切的转速为500~3000r/min。

6.根据权利要求1所述的一种附着含氧基团的多孔石墨烯分散液的制备方法,其特征在于,附着含氧官能团的石墨烯中含氧量至少为8wt.%,可达到19wt.%,含氧组分主要包括连接芳香碳的碳氧双键、连接脂肪碳的碳氧单键和连接芳香碳的碳氧单键。

7.由权利要求1‑6任一项所述的方法制备得到的附着含氧基团的多孔石墨烯分散液。