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改进Hummers法制备氧化石墨烯及其表征

ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｏｘｉｄｉｚｅｄｇｒａｐｈｅｎｅｍａｔｅｒｉａｌａｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＨｕｍｍｅｒｓ’ｍｅｔｈｏｄｗｈｉｌｅｃｏｎａｉｔｎｅｄａｃｅｒｔａｉｎａｍｏｕｎｔｏｆｅｐｏｘｙ
ｉｍｐｒｏｖｅｄＨｕｍｍｅｒｓｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｅａｓｉｅｒｐｒｏｃｅｄｕｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄａｇｒｅａｔｅｒａｍｏｕｎｔｏｆ
ＷａｎｇＬｕ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＰａｃｋａｇｉｎｇａｎｄＭａｔｅｉｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＺｈｕｚｈｏｕＨｕｎｎ４ａ１２００７，Ｃｈｉｎａ）
第７卷第２期
２０１５年４月
包装
学
报
Ｖｏ１．７Ｎｏ．２Ａｐｒｉｌ２０１５
ＰａｃｋａｇｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ — ７１００．２０１５．ｌａｃｅｄｂｙｃｏｎｃｅｎｒｔａｔｅｄＨ２ＳＯ４）：Ｈ３ＰＯ４）＝９：１．ＴｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅＧＯｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＨｕｍｍｅｒｓｍｅｔｈｏｄａｎｄ

石墨烯的氧化还原法制备及结构表征

实验目的：（1）了解石墨烯的结构和用途。

（2）了解氧化后的石墨烯比纯石墨烯的性能有何提升（3）了解Hummers法的原理一、实验原理：天然石墨需要进行先氧化，得到氧化石墨，再经过水合肼的作用下还原，才能得到在水相条件下稳定分散的石墨烯。

石墨的氧化过程采用浓硫酸和高锰酸钾这两种强氧化剂，氧化过程中先加浓硫酸，搅拌均匀后再加高锰酸钾，氧化过程从石墨的边沿进行，然后再到中间，氧化程度与持续时间有关。

氧化过程中要增加石墨的亲水性，以便于分散，分散一般使用超声分散法。

氧化后的氧化石墨烯需要进行离心处理，使得pH值在6到7之间，目的是洗去氧化石墨烯的酸性，根本原因是研究表明氧化石墨烯和石墨烯在碱性条件下可以形成稳定的悬浮液。

氧化石墨烯的还原有多种方法，化学还原和热还原等，化学还原采用水合肼，热还原采用作TGA后，加热到200℃，一般大部分的含氧官能团都能除去。

二、实验内容：1、利用氧化还原法制备石墨烯2、对制得的石墨烯进行结构表征三、实验过程：实验利用Hummers法进行实验：1、在三颈瓶外覆盖冰块，制造冰浴环境，并在三颈瓶内放入搅拌磁石；2、将冰状天然石墨4g和硝酸钠2g倒入三颈瓶中；3、将92ml浓硫酸倒入三颈瓶中；4、开启磁力搅拌器，把溶液搅拌均匀后再缓慢加入高锰酸钾12g，在冰浴环境下搅拌3h；5、升温至35℃，保持搅拌0.5h或1h，此时是对石墨片层中间进行氧化作用，氧化程度与持续时间有关；6、加入去离子水184ml，缓慢滴加，保持温度低于100℃，升温至90℃，保温3h，溶液变红；7、加300ml去离子水和30%的双氧水溶液10ml，使得高锰酸钾反应掉，静置一晚，倒掉上层清液；8、对溶液进行离心操作7-8次，使得pH值在6-7；9、减压蒸馏，进行还原反应得到石墨烯；10、对得到的产物进行结构表征。

六、实验结果及讨论：(A)氧化后的氧化石墨烯悬浮液 (B) 还原过程加热温度对氧化石墨烯含量的对比记录(C)石墨烯的XRD（D）石墨烯的SEM图有（B）可知随着温度的上升，氧化石墨烯反应得越多，占比越低。

制备石墨烯复合纳米纤维材料的方法-静电纺丝结合改良的Hummers法

成;蔡庄;赵
的氧化石墨烯原位还原为石墨烯，再利用静电纺丝
石墨烯复合纳米 CN2015104 弘韬;王鹏;
技术制备聚乙烯吡咯烷酮/石墨烯复合纳米纤维材
纤维材料及其制 08773.8 常金辉;曹
料；本发明提供的聚乙烯吡咯烷酮/石墨烯复合纳米
备方法
晓俭;常青;
纤维材料的制备方法避免引入强还原剂，石墨烯在
马东阁
制备石墨烯复合纳米纤维材料的方法静电纺丝结合改良的 Hummers 法
专利名称
申请号
申请人
摘要
本发明公开了聚乙烯吡咯烷酮/石墨烯复合纳米纤维
材料及其制备方法，该方法采用改良的 Hummers
法制备氧化石墨，进在高能电离辐射下将其中
聚乙烯吡咯烷酮/
保。
来源：永康乐业
本发明公开了聚对苯乙炔/石墨烯复合纳米纤维材料及其制备方法，该方法采用改良的 Hummers 法制备氧化石墨，并制备聚对苯乙炔前聚物的双锍盐单体，王淑红;赵将二者混合为均匀混合液，然后在高能电离辐射下弘韬;汪成; 将其中的氧化石墨烯原位还原为石墨烯，经聚合反聚对苯乙炔/石墨赵曦;李志应、静电纺丝得到聚对苯乙炔前聚物/石墨烯复合纳烯复合纳米纤维 CN2015104 刚;张楠;马米纤维材料，经烧结，得到聚对苯乙炔/石墨烯复合材料及其制备方 23399.9 东阁;孙治纳米纤维材料；本发明提供的聚对苯乙炔/石墨烯复法尧;常青;常合纳米纤维材料的制备方法避免引入强还原剂，石金辉墨烯在复合材料中均匀分散且含量更高，制得的复合纳米纤维材料性能更均一，具有更大的面积密度和更高的光电探测灵敏度，且该方法操作简便、环
复合材料中均匀分散且含量更高，制得的复合纳米
纤维材料性能更均一，具有更强的机械性能和导电

石墨烯制方法Hummers法

石墨烯制方法Hummers法改进的Hummer法制备氧化石墨改进的Hummer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，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。

改进型Hummers法制备石墨烯及其表征

改进型Hummer s法制备石墨烯及其表征龙吟1，陶呈安1，夏林1，朱慧1，王建方1,*1国防科技大学理学院化学与生物学系，湖南长沙，410073* E-mail: wangjianfang@自2004年由Geim等人采用胶带剥离高定向石墨制得石墨烯[1]后，石墨烯的研究步入了一个快速发展的阶段，石墨烯的制备方法也层出不穷。

目前制备石墨烯的方法主要有微机械剥离法、液相或气相直接剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等，其中氧化还原法因其操作简单、原料易得、成本低廉等优点，是实现石墨烯规模化制备的不二选择。

本文采用改进型Hummers法[2]对天然鳞片石墨进行氧化处理得到氧化石墨，超声处理后利用水合肼进行还原得到稳定性较高的石墨烯溶液，纯化干燥后得到石墨烯粉末。

利用红外光谱、拉曼光谱、X射线衍射分析、扫描电子显微镜（SEM）以及透射电子显微镜（TEM）进行结构、谱学及形貌分析。

结果表明，氧化石墨表面形成以C=O、C-OH、-COOH 和C-O-C 等官能团形式的共价键型石墨层间化合物；水合肼还原氧化石墨比较完全，但仍有部分含氧基团残留；还原后的石墨烯呈半透明片状，边缘有自发形成的卷曲。

Fig. 1 TEM image of graphene Fig. 2 SEM image of graphene关键词：石墨烯；氧化石墨烯；改进型Hummers法；参考文献[1] Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, et al.Electric field effect in atomically thin carbon films [J].Science,2004, 306: 666-669.[2] Hummers W, Offeman R. Preparation of graphitic oxide [J]. J. Am. Chem. Soc., 1958, 80(6): 1339.Synthesis and characterization of grapheneby the modified Hummers methodLong Yin1, Tao Cheng’an 1, Xia Lin1, Zhu Hui1, Wang Jianfang 1,*1Department of Chemistry and Biology, College of Science, National University of DefenseTechnology, 410073, ChangshaThe graphite oxide (GO) was prepared from purified natural flake graphite by the modified Hummers method. The colloidal form of graphene was subsequently prepared by ultrasonicating GO in the presence of hydrazine hydrate. The samples were characterized by FTIR, Raman, Scanning electron microscope (SEM) and Transmission electron microscope (TEM). The results suggest that the graphite is oxidized to covalent bond-type graphite intercalation compounds with various oxygen bearing functional groups (C=O, C-OH, -COOH and C-O-C). FTIR spectra show that the functional groups on graphite oxide (GO) surface are mostly removed by hydrazine hydrate. SEM image shows graphene presents translucent slide with curly edge.。

Hummers法合成石墨烯的关键工艺及反应机理

采用产率来评价ＧＯ和ＧＲ的合成工艺，计算公式如下：
ＹＧＯ
＝
ｍＧＯｍ石墨
×１００％
（１）
ＹＧＲ
＝
ｍＧＲｍＧＯ
×１００％
（２）
式中：ＹＧＯ为ＧＯ的产率；ＹＧＲ为ＧＲ产率；ｍ石墨为石墨
质量；ｍＧＯ为ＧＯ质量，通过离心将ＧＯ与未反应石墨
作为碳系材料家族的重要一员，石墨烯（Ｇｒａ－ｐｈｅｎｅ，ＧＲ）的发现在科学界中掀起了研究的热潮。ＧＲ是单层碳原子层，完美的ＧＲ是由ｓｐ２杂化形成的稳定二维结构，它只具有六边形单元。ＧＲ这种独特的结构赋予其特殊的物理化学性质。其理论比表面积高达２６００ｍ２／ｇ，室温下的电子迁移率为１５０００ｃｍ２／（Ｖ·ｓ），热导率为３０００Ｗ／（ｍ·Ｋ），拉伸强度为１０６０ＧＰａ。同时，它还具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应等一系列优异的性质。［１－４］
研究人员经过大量研究，发现ＧＲ可以通过固相、
液相和气相三种方式制得。固相法主要是指机械剥离法和外延生长法，其中机械剥离法虽然能够得到较大尺寸的ＧＲ，但是质量不稳定；外延生长法所需要的条件较为苛刻，无法大量合成。［５，６］气相法主要有化学气相沉积、等离子增强、火焰法、电弧放电法等，这些方法所需要的条件也都比较特殊，无法实现规模化生产，并且合成条件的调控较为复杂，无法灵活进行工艺的调整。［７］液相法是目前采用较多的合成方法，可分为氧化还原法、超声分散法、有机合成法和溶剂热法。［８－１０］其中超声分散法的产率较低，不能够大量合成；有机合成法对设备要求较严格，并

hummers法制备氧化石墨烯原理

一、引言氧化石墨烯是一种具有广泛应用前景的新型材料，其制备方法也是研究的热点之一。

Hum mers法是一种常用的制备氧化石墨烯的方法，本文将对Hummers法的原理进行介绍。

二、Hummers法的原理Hummers法是一种将石墨氧化制备氧化石墨烯的方法，其原理是在硝酸和硫酸的混合液中，通过氧化剂（如高锰酸钾）的作用，将石墨氧化为氧化石墨烯。

具体步骤如下：1. 将石墨与硝酸、硫酸混合，加热至80℃左右，使石墨表面发生氧化反应，生成羧酸和酮酸等官能团。

2. 加入氧化剂，如高锰酸钾，使石墨进一步氧化，生成羧酸和羟基等官能团。

3. 将混合液加热至约35℃，加入大量水，使混合液中的硫酸和硝酸稀释，同时使氧化石墨烯分散在水中。

4. 进行过滤、洗涤、干燥等处理，得到氧化石墨烯。

三、Hummers法的优缺点Hummers法是一种简单易行的制备氧化石墨烯的方法，具有以下优点：1. 制备过程简单，易于控制。

2. 可以制备大量的氧化石墨烯。

3. 氧化石墨烯的质量较高。

但是，Hummers法也存在以下缺点：1. 制备过程中产生大量的有害气体，对环境造成污染。

2. 制备过程中需要使用强酸、氧化剂等危险物质，操作难度较大。

3. 制备过程中易产生氧化石墨烯表面的缺陷和杂质，影响氧化石墨烯的性能。

四、Hummers法的应用Hummers法制备的氧化石墨烯具有广泛的应用前景，可用于制备石墨烯、石墨烯复合材料、电子器件、催化剂、生物传感器等领域。

例如，石墨烯复合材料可以用于制备高性能锂离子电池、超级电容器等；氧化石墨烯可以用于制备高效催化剂、生物传感器等。

五、结论Hummers法是一种常用的制备氧化石墨烯的方法，其原理简单易行，但也存在一些缺点。

随着氧化石墨烯的应用不断拓展，Hummers法的优化和改进将会成为未来的研究方向。

Hummers法制备氧化石墨烯

Hummers法制备氧化石墨烯氧化石墨烯是一种重要的石墨烯衍生物，具有丰富的官能团和良好的水溶性，在材料科学、生物医学、能源等领域具有广泛的应用前景。

制备高质量的氧化石墨烯是进一步研究和应用的基础。

Hummers法是一种常用的制备氧化石墨烯的方法，本文将探讨Hummers法制备氧化石墨烯的关键点，以期为相关研究提供参考。

Hummers法，氧化石墨烯，浓硫酸，还原性气体，过滤，干燥将天然石墨与浓硫酸混合，并在冰浴中搅拌均匀。

在30℃下保持1小时，然后升高温度至50℃并保持1小时。

在30℃下搅拌30分钟，然后过滤得到氧化石墨烯。

干燥采用真空干燥箱，温度为60℃，时间为2小时。

Hummers法制备氧化石墨烯具有制备过程简单、产率高、产品质量好等优点。

通过控制实验条件，可以调控制备的氧化石墨烯的氧化程度，从而获得具有优良性能的氧化石墨烯。

然而，该方法也存在一些不足之处，如使用浓硫酸和高温条件可能导致设备腐蚀和安全隐患。

实验过程中产生的大量废液也增加了环保压力。

为了解决这些问题，可以尝试优化实验条件，减少废弃物的产生，实现绿色合成。

通过对比实验发现，优化后的Hummers法制备氧化石墨烯的实验条件如下：石墨与浓硫酸的重量比为1：10，高锰酸钾的加入量为石墨质量的3％，反应温度控制在30℃以下，双氧水的加入量为石墨质量的5％，搅拌速度为400转/分钟，过滤使用纤维素滤纸，洗涤使用乙醇和去离子水的混合液（体积比为1：1），干燥采用真空干燥箱，温度为40℃，时间为1小时。

在优化后的实验条件下，不仅提高了氧化石墨烯的产率，还降低了设备腐蚀和安全隐患的风险，同时减少了废液的产生，有利于环保。

通过使用乙醇和去离子水的混合液进行洗涤，可以进一步脱除氧化石墨烯中的杂质，提高产品的纯度和质量。

本文探讨了Hummers法制备氧化石墨烯的关键点，并对其进行了优化。

通过控制实验条件，可以制备出高质量的氧化石墨烯，具有较高的产率和优良的性能。

(完整版)hummers法制备石墨烯

(完整版)hummers法制备石墨烯主要原材料：石墨粉(粒度小于30μm的粒子.含量大于95％，碳含量99。

85％）,浓硫酸（95％-98％)，高锰酸钾，硝酸钠，双氧水30%，盐酸，氯化钡，水合肼80%氧化石墨（GO）的制备采用Hummers 方法［12］制备氧化石墨。

具体的工艺流程：在冰水浴中装配好250 mL 的反应瓶,加入适量的浓硫酸，搅拌下加入2 g 石墨粉和1 g 硝酸钠的固体混合物,再分次加入6 g 高锰酸钾，控制反应温度不超过20℃，搅拌反应一段时间，然后升温到35℃左右，继续搅拌30 min，再缓慢加入一定量的去离子水，续拌20 min 后,并加入适量双氧水还原残留的氧化剂，使溶液变为亮黄色. 趁热过滤，并用5％HCl 溶液和去离子水洗涤直到滤液中无硫酸根被检测到为止.最后将滤饼置于60℃的真空干燥箱中充分干燥,保存备用.石墨烯的制备将100 mg 氧化石墨分散于100 g 水溶液中,得到棕黄色的悬浮液,再在超声条件下分散1 h，得到稳定的分散液.然后移入四口烧瓶中，升温至80℃,滴加2 mL 的水合肼，在此条件下反应24 h 后过滤，将得到的产物依次用甲醇和水冲洗多次，再在60℃的真空干燥箱中充分干燥,保存备用.具体实验步骤：一：氧化石墨烯的制备1：一只大烧杯250Ml，里面放冰块，提供冰水浴2：用试管量取23mlH2SO4，再用电子天平称取1g石墨，0。

5g硝酸钠,3g高锰酸钾3：用镊子企业一直转自放到锥形瓶，之后把浓硫酸轻轻倒入锥形瓶,然后放到电磁搅拌器中。

4：将石墨和硝酸钠混合加入锥形瓶，搅拌反应三分钟，然后将高锰酸钾加入锥形瓶5：控制温度小于20℃，搅拌反应2个小时6：升温至35℃，继续搅拌30分钟7：将水和蒸馏水配置46mL的去离子水（14摄氏度）8反应到30分钟后,将去离子水加入锥形瓶，然后将温度升高至98℃,持续加热20min，溶液呈棕黄色，冒出红烟9：取出5g双氧水(30％），加入锥形瓶10：取下锥形瓶趁热过滤，并用HCL和去离子水洗涤,待剩余固体在滤纸稳定后，用镊子把滤纸取出，再用一块干净的滤纸衬在底部，一块放到60℃的干燥箱中充分干燥.二：石墨烯的制备1：干燥后的氧化石墨烯，取出100mg分散于100g水溶液中，得到棕黄色悬浮液2：把悬浮液放到超声波洗涤箱中,在超声波条件分散1小时3：取出溶液放到四口烧杯中，升温到80℃，再滴加20ml水合肼，反应24小时过滤4:得到的产物以此用甲醇和水冲洗5：得到的固体在60℃干燥箱中充分干燥，保存备用。

超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯

中，超声震荡剥离４ｉ．超声结束后在２５０ｒ０ｍｎ０．
ｍｉ转速下离心３ｎ上层液即是氧化石墨烯悬ｎ０ｍｉ．
浊液。
１９９９年．ｏｔｋｏａ等［Ｈｕｅｓ法进行Ｋｖｕｈｖｙ９１在ｍｍｒ之前采用了预氧化处理。利用浓硫酸、硫酸钾、过五
氧化二磷和石墨粉在低温搅拌条件下反应６ｈ接．着稀释、滤、涤和干燥，现对石墨的预氧化。过洗实预氧化的目的是提高石墨的氧化程度和层间距．但预氧化的操作过程较为繁琐超声振荡可促使或加速某些化学反应的发生．在Ｈｍｒ法添加超声振荡可促使低温反应插层ｕｍｅｓ
关键词：机非金属材料；氧化石墨烯；ｕｅｓ；声振荡无Ｈｍｍｒ法超
中图分类号：６．１０１３７
文献标识码：Ａ
文章编号：１０－８１０１０ —７３００１４６（１）９１５ —５２
ＰｒｐａａｉｎｆＧｒｐｎｅＯｘｄｅｂｙＵｌｒｓｕｅｒｔｏｏａｈｅｉｔａｏｎｄ－ｓｓｅｍｍｅｓＭｅｈｏＡｓｉｔｄＨｕｒｔｄ
充分，中温反应深度氧化完全，高温反应水解彻底
１＿预氧化一ｕｍｅｓ．２２Ｈｍｒ法制备氧化石墨烯
将３０ｍＬ浓Ｈ２Ｏ，０ｇＫＳ０，０ｇＰ０置于Ｓ４１２２８１２５

石墨烯的氧化还原法制备及结构表征

实验目的：（1）了解石墨烯的结构和用途。

（2）了解氧化后的石墨烯比纯石墨烯的性能有何提升（3）了解Hummers法的原理一、实验原理：天然石墨需要进行先氧化，得到氧化石墨，再经过水合肼的作用下还原，才能得到在水相条件下稳定分散的石墨烯。

石墨的氧化过程采用浓硫酸和高锰酸钾这两种强氧化剂，氧化过程中先加浓硫酸，搅拌均匀后再加高锰酸钾，氧化过程从石墨的边沿进行，然后再到中间，氧化程度与持续时间有关。

氧化过程中要增加石墨的亲水性，以便于分散，分散一般使用超声分散法。

氧化后的氧化石墨烯需要进行离心处理，使得pH值在6到7之间，目的是洗去氧化石墨烯的酸性，根本原因是研究表明氧化石墨烯和石墨烯在碱性条件下可以形成稳定的悬浮液。

氧化石墨烯的还原有多种方法，化学还原和热还原等，化学还原采用水合肼，热还原采用作TGA后，加热到200℃，一般大部分的含氧官能团都能除去。

二、实验内容：1、利用氧化还原法制备石墨烯2、对制得的石墨烯进行结构表征三、实验过程：实验利用Hummers法进行实验：1、在三颈瓶外覆盖冰块，制造冰浴环境，并在三颈瓶内放入搅拌磁石；2、将冰状天然石墨4g和硝酸钠2g倒入三颈瓶中；3、将92ml浓硫酸倒入三颈瓶中；4、开启磁力搅拌器，把溶液搅拌均匀后再缓慢加入高锰酸钾12g，在冰浴环境下搅拌3h；5、升温至35℃，保持搅拌0.5h或1h，此时是对石墨片层中间进行氧化作用，氧化程度与持续时间有关；6、加入去离子水184ml，缓慢滴加，保持温度低于100℃，升温至90℃，保温3h，溶液变红；7、加300ml去离子水和30%的双氧水溶液10ml，使得高锰酸钾反应掉，静置一晚，倒掉上层清液；8、对溶液进行离心操作7-8次，使得pH值在6-7；9、减压蒸馏，进行还原反应得到石墨烯；10、对得到的产物进行结构表征。

六、实验结果及讨论：(A)氧化后的氧化石墨烯悬浮液 (B) 还原过程加热温度对氧化石墨烯含量的对比记录(C)石墨烯的XRD（D）石墨烯的SEM图有（B）可知随着温度的上升，氧化石墨烯反应得越多，占比越低。

氧化石墨烯制法

氧化石墨烯制法氧化石墨烯制法（Hummers方法）：具体的过程如下：3.0 g石墨和1.5 g的硝酸钠在搅拌的条件下加入到70 mL的0 oC浓硫酸中。

保持强烈搅拌的条件下，9.0 g高猛酸钾缓慢加入反应体系中，在该过程反应放热需要冷却保持温度不超过20 oC。

然后，反应体系升温到35-40 oC并在此温度下保持30 min。

50 mL的蒸馏水缓慢加入，温度迅速升高到98 oC反应物搅拌15 min。

加入170 mL蒸馏水，用40 mL的双氧水(30%)终止反应。

此时，溶液由咖啡色变成亮黄色。

反应混合物抽滤，用10%的盐酸水溶液洗涤滤饼，旨在移去金属离子；随后用大量水反复冲洗除去残留的酸。

过滤得到的固体通过超声波1 h分散在600 mL蒸馏水中，得到氧化石墨烯的悬浮液。

在3000 rpm的条件下离心分离30 min，得到棕色上清液。

最后，利用透析的方法进行纯化，得到石墨氧化物GO溶液，也可以近一步冷冻干燥得到GO固体。

改进氧化石墨烯制备方法46 mL H2SO4 (98%)加入到2 g石墨粉末中(45 µm)，搅拌8 h，然后缓慢加入6.0 g高猛酸钾，在该过程反应放热需要冷却保持温度不超过20 ℃。

加入蒸馏水稀释溶液，升温至100 oC，保持30 min，然后350 mL蒸馏水逐步加入，温度保持低于100 oC，加入20 mL的双氧水(30%)和300 mL蒸馏水终止反应，慢慢的溶液由咖啡色变成亮黄色。

用5% HCl和蒸馏水交替洗涤离心分离（8000 rpm，25 min），产品放到透析袋中纯化，透析袋中的产品超声2-3 h，离心分离（3000 rpm，30 min），得到剥离的氧化石墨烯。

氧化石墨烯制备——Hummers改进法

氧化石墨烯制备——Hummers改进法
氧化石墨烯的制备
1准备冰浴
2加入40mlH3PO4
3加入360mlH2SO4
4 加入3g石墨
5加入18gKMnO4（缓慢加入防止过热）
6冰浴搅拌30min
750℃水浴搅拌；反应12h
8冰浴30min
9 用针筒吸取3ml 30％浓度的H2O2，缓慢注射入反应物中反应30min（由于反应时放热剧烈，所以注射时速度不能过快）10将反应产物倒入烧杯中，取适量的产品放入试管中进行第一次离心（每支试管中的产品不得超过30g），离心90min。

离心后去除上层液体
11 准备冰浴，将试管放入冰浴中，用蒸馏水洗涤下层液体，待冷却后进行第二次离心，离心60min。

并去除上层液体
12 重复上述操作进行第三次离心。

13 将除去上层液体的产品放入烧杯中，加入200ml蒸馏水进行超声，超声后离心过滤，放入烘箱烘干。

改进Hummers法化学合成石墨烯及其表征

的应用前景。近年来，着石墨烯制备技术和应用随
的不断发展，墨烯的研究越来越受到科学家的广石
泛关注。
Ｎｉｌｔ８ｃｅ０型傅立叶变换红外光谱仪（ｒ压ｏ３ＫＢ片）美国热电集团；ｍａ－１型Ｘ射线粉末衍射分，Ｄ／ｘｃ１１一析仪［ｕ靶删辐射（一０１４６ｎ，墨弯晶单色Ｃ．５０ｍ）石
１２１氧化石墨的制备．．
在干燥的锥形瓶中加入２０ｍＬ９浓硫酸，３８低温冷却至０～４℃ ，力搅拌下加入１强０ｇ天然鳞片石墨和５ｇ硝酸钠的固体混合物，待完全溶解后，６次分
加入３０ｇ高锰酸钾，制温度在１～１控０５℃之间搅拌反应２５ｈ溶液呈墨绿色。然后将锥形瓶置于３．，５℃
图２氧化石墨的ＸＤ图谱Ｒ
Ｆｉ．ＸＲＤｔｅｎｏｇ２Ｐａｔｒｆ￣ａｈｉｅｏｘｄｐｔｉｅ
钠还原氧化石墨合成石墨烯。改进的Ｈｕｍｍｅｓ能ｒ法够有效地获得氧化石墨，得较高质量的纳米石墨烯制
片。
从图２可以看出，然鳞片石墨被氧化后，在天２１。０附近出现很强的衍射峰，于氧化石墨（０）的属０１面
（５００ｃ・・－）４。此外，墨烯还具有优Ｉ０ｍＶＳ１＿］石
短、安全性高、对环境的污染较小，已成为制备氧化石

网友对hummers法制备氧化石墨烯的讨论

网友对hummers法制备氧化石墨烯的讨论本人新手，我想增加GO的氧化程度让GO变得更小，不知道应该怎么做，从外面买的GO 是溶液状态的。

如果用化学方法的话，该怎么继续氧化？我还是想得到溶液态的GO这个深度氧化的问题我文章中已经进行了阐述，不知道怎么上传，可以参见Formation of carbon nanoparticles from soluble graphene oxide in an aqueous solution具体氧化方法也有阐述加倍高锰酸钾用量试过没？延长反应时间试过没？用过硫酸钾和五氧化二磷预氧化试过没？用磷酸和硫酸试过没？多看点文献说不定会有更好的方法..疯狂大功率长时超声我试过超声，但是好像损失的物质太多pH很低的，基本测不出来，酸浓度非常高，团聚的原因有可能是因为那个，之前Nature 上不是有个相关的文章发表么，但是我们还不是很确定，最近试验正在考虑这方面内容~这个我曾经看过一篇文献，上面讲氧化石墨烯的氧化程度其实是可以提高的，但是不是那种可以无限提高的，好像是KMnO4的量是石墨量的4倍以后就不能够增加了，C：0的比例在1.5-2.5之间[交流]氧化石墨制备过程的现象与问题经过文献整理，及在小木虫上和大家的交流，终于自己摸索着进行了石墨烯制备的前期工作，氧化石墨的制备，过程中存在以下一些现象，不知正确与否，在这里和大家交流交流1 石墨粉在80℃水浴下，预氧化6h，用蒸馏水稀释后，会有气泡冒出，静置一夜后，次日仍有少量气泡，液面上有一层悬浮物，我想可能是没有氧化的石墨粉吧2 在加入KMnO4后，会有刺激性气味产生，同时也会有褐色气体出现在烧杯壁上，搅拌停止，感觉烧杯内液体似乎有些发青色，这是正常现象么3 之后恒压滴入250mL蒸馏水，这一步我是在0℃冰浴条件下进行的，发现并没有大量的热产生，可能是0℃冰浴造成的，这样应该是对石墨膨胀的效果影响很大吧，现在感觉应该是在室温下，恒压滴入蒸馏水就可以了4 最后加入H2O2，立即产生亮黄色泡沫，但是搅拌过程中，一直都是黄色和褐色的混合，并不是均一的颜色，我感觉这一步存在着错误，还请大家多多指正呀5 最最后，就是抽滤了，发现抽滤后滤液显青色，这是怎么回事呀？看着有的文献说趁热抽滤，有的说静置一晚后抽滤，这两者有什么区别么，我是在静置一晚后抽滤的下面附上我的样品图气泡是氧化还原过程的产物。

石墨烯制方法：Hummers法

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500 ml的反应瓶，将5 g石墨粉和5 g 硝酸钠与200 ml浓硫酸混合均匀，搅拌下加入25 g高氯酸钾，均匀后，再分数次加入15 g 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24 h。

之后，搅拌下缓慢加入200 ml去离子水，温度升高到98 ℃左右，搅拌20 min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10000 rpm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，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300 mg 分散于60 ml去离子水中，得到棕黄色的悬浮液，超声分散1 h后得到稳定的胶状悬浮液。

Hummers_方法氧化还原制备石墨烯.

第24卷第4期高校化学工程学报No.4 V ol.24 2010 年 8 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Aug. 2010文章编号:1003-9015(201004-0719-04石墨烯的制备与表征马文石, 周俊文, 程顺喜(华南理工大学材料科学与工程学院, 广东广州 510640摘要:采用液相氧化法制备了氧化石墨,并通过水合肼还原氧化石墨制备了石墨烯。

采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR、拉曼光谱(RS、X-射线衍射(XRD、热失重法(TG等测试方法对石墨、氧化石墨和石墨烯的结构与耐热性进行了对比分析。

研究结果表明,氧化石墨被水合肼还原成石墨烯后,氧化石墨的一部分sp3杂化碳原子被还原成石墨的sp2杂化碳原子,石墨烯sp2杂化碳层平面的平均尺寸比氧化石墨大,但结晶强度和规整度比石墨有所降低。

在本实验条件下,氧化石墨的还原状态结构不可能被完全恢复到原有的石墨状态,也就是说石墨烯的结构和石墨结构还是有差别的。

热分析结果表明,石墨烯具有比氧化石墨更为优异的热稳定性。

关键词:石墨烯;氧化石墨;结构;性能中图分类号:TB 383;TD 875.2 文献标识码:APreparation and Characterization of GrapheneMA Wen-shi, ZHOU Jun-wen, CHENG Shun-xi(College of Materials Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, ChinaAbstract: Based on the Hummers method, the graphite oxide (GO was prepared from the flake graphite through liquid oxidation; and then the graphene was prepared by using hydrazine hydrate to reduce the exfoliated graphite oxide nanosheets in the aqueous colloidal suspension. The structure and the thermal stability of graphite, graphite oxide and graphene were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR, Raman spectroscopy (RS, X-ray diffraction analysis (XRD and thermo-gravimetric analysis (TG, respectively. The results show that part of sp3-hybridized carbons in graphite oxide are reduced to sp2-hybridized carbons in graphene, and the average size of sp2-hybridized carbon layer surface of graphene is larger than that of graphite oxide, while the intensity of crystallization and the regularity of graphene are lower than that of graphite. Under our experimental conditions, the structure of the reduced graphite oxide can not be fully recovered to the original structure of the graphite before it forms graphite oxide; it means that the structure of graphene is different from that of graphite. The thermal analysis results indicate that the heat stability of graphene is much better than that of graphite oxide.Key words: graphene; graphite oxide; structure; properties1前言石墨烯(Graphene,又称单层石墨或二维石墨是单原子厚度的二维碳原子晶体,被认为是富勒烯、碳纳米管和石墨的基本结构单元[1]。