改进型Hummers法制备石墨烯及其表征
石墨烯氧化铈纳米复合材料的制备及表征
石墨烯/氧化铈纳米复合材料的制备及表征在本篇论文中，通过改进的Hummer 法制备出氧化石墨烯(GO)。
然后通过水热法把氧化石墨烯和六水硝酸铈(CeO 2•6H 2O)进行复合，得到石墨烯/氧化铈的纳米复合材料。
并通过XRD 、场发射扫描电镜（SEM ）、拉曼光谱、X 射线光电能谱（XPS ）以及红外光谱（IR ）研究了GO-CeO 2纳米复合材料的结构，形态。
总体而言，这篇论文提供了一种简单，没有催化剂的水热法合成石墨烯/氧化铈复合材料，为合成其他的石墨烯复合材料提供了新的视角。
这些基于石墨烯的复合材料展现出来了很多潜在应用价值。
考虑到其小尺寸和很好的分散性，可以进一步应用于太阳能电池，燃料电池以及遥感等。
伴随着经济的快速发展，环境问题越来越成为困扰人们生活的重要问题，尤其是有机污染越来越威胁人们的身体健康，而正是环境的恶化促进了人们对于处理环境污染的研究，加大了人们对新型材料尤其是复合材料的研究。
纳米科技是在20世纪80年代末90年代初才逐渐发展起来的前沿、交叉性新兴学科领域，它在创造新的生产工艺、新的产品等方面有巨大潜能。
从材料的结构单元层次来说，纳米材料一般是由1～100 nm 间的粒子组成，它介于宏观物质和微观原子、分子交界的过渡区域，是一种典型的介观系统。
纳米材料因其独特的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应等而表现出有异于常规材料的特殊性能，因而在各个领域得到广泛的应用[1、2]。
Ueda 等人较早从利用太阳能的观点出发，对纳米材料的微多相光催化反应进行了系统的研究。
这些反应主要集中在光解水[3]、CO 2和N 2固化[4]、光催化降解污染物[5～7]及光催化有机合成[8]等方面。
TiO 2光催化剂作为众多性能最好、最具有应用前景的光催化材料之一 [9]，它具有催化活性高、稳定性好、价格低廉、对环境无污染、对人体无毒害等优点而受到大家的青睐。
但是二氧化钛因为自身的局限性[10]：在光催化领域仍然面临着量子产率低、光生电子-空穴对易发生简单复合且禁带宽度约为3.2 eV ，需在（近）紫外光下才能激发等不足，限制了其在光催化降解污染物方面的应用[11～13]。
一种改良Hummers法制备氧化石墨烯的方法及其制得的氧化石墨烯[发明专利]
![一种改良Hummers法制备氧化石墨烯的方法及其制得的氧化石墨烯[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0848afa0dbef5ef7ba0d4a7302768e9951e76ebe.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710547563.6(22)申请日 2017.07.06(71)申请人 四川农业大学地址 611130 四川省成都市温江区惠民路211号(72)发明人 蒋城 吴素娟 (74)专利代理机构 成都正华专利代理事务所(普通合伙) 51229代理人 李蕊(51)Int.Cl.C01B 32/198(2017.01)(54)发明名称一种改良Hummers法制备氧化石墨烯的方法及其制得的氧化石墨烯(57)摘要本发明公开了一种改良Hummers法制备氧化石墨烯的方法及其制得的氧化石墨烯，属于石墨烯制备技术领域。
该方法包括：将石墨和高锰酸钾按重量比为1：(3-8)的比例混合均匀后在搅拌条件下加入预热的浓硫酸，并在45-86℃的条件下搅拌反应2min-40min；向反应体系中加入预热的补加酸，并在前述温度条件下继续搅拌反应3min-50min，得到反应产物；以及将反应产物中的沉淀物清洗后加入去离子水稀释，得到氧化石墨烯水溶液。
本发明的制备方法简单、花费的时间少、易于实现工业化生产。
权利要求书1页 说明书6页 附图3页CN 107226468 A 2017.10.03C N 107226468A1.一种改良Hummers法制备氧化石墨烯的方法，其特征在于，包括：(1)将石墨和高锰酸钾按重量比为1：(3-8)的比例混合均匀后在搅拌条件下加入预热的浓硫酸，并在45-86℃的条件下搅拌反应2-40min；其中，所述浓硫酸的加量为：每1g石墨加入15-35mL浓硫酸；所述浓硫酸的预热温度为30-71℃；(2)向反应体系中加入预热的补加酸，并在与步骤(1)温度相同的条件下继续搅拌反应3-50min，得到反应产物；其中，所述补加酸的加量为：每1g石墨加入10-25mL补加酸；以及(3)将所述反应产物中的沉淀物清洗后加入去离子水稀释，得到氧化石墨烯水溶液。
石墨烯氧化铈纳米复合材料的制备及表征
石墨烯/氧化铈纳米复合材料的制备及表征在本篇论文中，通过改进的Hummer 法制备出氧化石墨烯(GO)。
然后通过水热法把氧化石墨烯和六水硝酸铈(CeO 2•6H 2O)进行复合，得到石墨烯/氧化铈的纳米复合材料。
并通过XRD 、场发射扫描电镜（SEM ）、拉曼光谱、X 射线光电能谱（XPS ）以及红外光谱（IR ）研究了GO-CeO 2纳米复合材料的结构，形态。
总体而言，这篇论文提供了一种简单，没有催化剂的水热法合成石墨烯/氧化铈复合材料，为合成其他的石墨烯复合材料提供了新的视角。
这些基于石墨烯的复合材料展现出来了很多潜在应用价值。
考虑到其小尺寸和很好的分散性，可以进一步应用于太阳能电池，燃料电池以及遥感等。
伴随着经济的快速发展，环境问题越来越成为困扰人们生活的重要问题，尤其是有机污染越来越威胁人们的身体健康，而正是环境的恶化促进了人们对于处理环境污染的研究，加大了人们对新型材料尤其是复合材料的研究。
纳米科技是在20世纪80年代末90年代初才逐渐发展起来的前沿、交叉性新兴学科领域，它在创造新的生产工艺、新的产品等方面有巨大潜能。
从材料的结构单元层次来说，纳米材料一般是由1～100 nm 间的粒子组成，它介于宏观物质和微观原子、分子交界的过渡区域，是一种典型的介观系统。
纳米材料因其独特的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应等而表现出有异于常规材料的特殊性能，因而在各个领域得到广泛的应用[1、2]。
Ueda 等人较早从利用太阳能的观点出发，对纳米材料的微多相光催化反应进行了系统的研究。
这些反应主要集中在光解水[3]、CO 2和N 2固化[4]、光催化降解污染物[5～7]及光催化有机合成[8]等方面。
TiO 2光催化剂作为众多性能最好、最具有应用前景的光催化材料之一 [9]，它具有催化活性高、稳定性好、价格低廉、对环境无污染、对人体无毒害等优点而受到大家的青睐。
但是二氧化钛因为自身的局限性[10]：在光催化领域仍然面临着量子产率低、光生电子-空穴对易发生简单复合且禁带宽度约为3.2 eV ，需在（近）紫外光下才能激发等不足，限制了其在光催化降解污染物方面的应用[11～13]。
石墨烯复合材料的制备、表征及性能
石墨烯复合材料的制备、表征及性能郝丽娜【摘要】石墨烯属于一种二维晶体结构,它是由碳原子紧密堆积而成,其中有富勤烯、石墨以及碳纳米管等基本单元,这些都是碳的同位异形体.石墨烯在力学领域、电学领域、热学领域以及光学领域等都发挥出其优越的性能,因此,这一复合材料在当今已经成为了科学领域和物理学领域之中研究的焦点.对石墨烯复合材料的制备、表征以及性能进行分析,希望可以对石墨烯的应用与研究起到一定的帮助.%Graphene belongs to a two-dimensional crystal structure,which is formed by the close packing of carbon atoms.There are basic units such as rich olefins,graphite and carbon nanotubes,which are allomorphs of carbon.Graphene has exerted its superior performance in various fields such as mechanics,electricity,heat,and optics.Therefore,this composite material has become the focus of research in the fields of science and physics.This paper is to analyze the preparation,characterization and performance of graphene composites,and hope to help the applicationand research of graphene.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2019(045)009【总页数】2页(P128-129)【关键词】石墨烯复合材料;制备;表征;性能【作者】郝丽娜【作者单位】齐齐哈尔工程学院,黑龙江齐齐哈尔 161005【正文语种】中文【中图分类】TB332 ;TM53因为石墨烯所具有的二维晶体结构是比较特殊的，所以其纵横比很高、电子迁移率也很高，这就使得石墨烯在储能领域之中的应用前景十分广泛。
改进Hummers法制备氧化石墨烯及其表征
ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ Ｈ ｕ ｍｍｅ ｒ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｉ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｄ ｕ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ａ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ ａ ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｏ ｆ
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（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｐ ａ ｃ ｋ ａ ｇ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄＭａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｈ ｕ ｎ ａ ｎＵ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｚ ｈ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕＨ ｕ ｎ ｎ４ ａ １ ２ ０ ０ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
第７ 卷第２ 期
２ ０ １ ５ 年４ 月
包 装
学
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Ｖｏ １ ． ７ Ｎｏ ． ２ Ａｐ ｒ ｉ ｌ ２ ０ １ ５
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ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ — ７ １ ０ ０ ． ２ ０ １ ５ ． ｌ ａ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｒ ｔ ａ ｔ ｅ ｄ Ｈ２ Ｓ Ｏ ４ ） ： Ｈ３ Ｐ Ｏ ４ ） ＝９ ： １ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｇ Ｏ ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｈ ｕ ｍｍｅ ｒ ｓ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ
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。
石墨烯制方法：Hummers法
改良的Hummers法制备氧化石墨改良的Hummers法制备氧化石墨:在冰水浴中装配好500 ml的反响瓶，将5 g石墨粉和5 g 硝酸钠与200 ml浓硫酸混合均匀，搅拌下参加25 g高氯酸钾，均匀后，再分数次参加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，将反响瓶转移至电磁搅拌器上，电磁搅拌持续24 h。
之后，搅拌下缓慢参加200 ml去离子水，温度升高到98 ℃左右，搅拌20 min后，参加适量双氧水复原残留的氧化剂，使溶液变为亮黄色。
然后分次以10000 rpm转速离心别离氧化石墨悬浮液，并先后用5%HCl溶液和去离子水洗涤直到别离液pH=7。
将得到的滤饼真空枯燥即得氧化石墨。
氧化石墨的制备工艺流程如图3-1所示。
注：低温反响(＜20℃)中，由于温度很低，硫酸的氧化性比拟低，不足以提供插层反响的驱动力，所以，石墨烯原先没有被氧化。
当参加高锰酸钾后，溶液的氧化性增强，石墨烯的边缘首先被氧化。
随着氧化过程的进展和高锰酸钾参加量的增加，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,边缘局部因氧化而发生卷曲。
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。
中温反响(＜40℃)时，硫酸-石墨层间化合物被深度氧化，混合液呈现褐色。
高温反响(90℃-100℃)阶段，剩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，置换出局部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。
在水洗和枯燥过程中，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。
石墨烯氧化还原法
四：石墨烯的氧化还原法制备及结构表征摘要：采用改进的 Hummers 法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨，经超声分散，然后在水合肼的作用下加热还原制备了在水相条件下稳定分散的石墨烯。
用红外光谱、拉曼光谱、扫描探针显微镜和ζ电位仪对样品进行了结构、谱学、形貌和ζ电位分析。
结果表明，石墨被氧化后形成以 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；还原氧化石墨后形成的石墨烯表面的官能团与石墨的相似；氧化石墨烯和石墨烯在碱性条件下可形成稳定的悬浮液；氧化石墨烯和石墨烯薄片厚度为 1.0 nm 左右。
考察并讨论了还原过程中水合肼用量，体系反应温度、反应时间和 pH 值对石墨烯还原程度和稳定性的影响，水合肼用量和反应时间是影响石墨烯还原程度的主要因素；pH 值对石墨烯稳定性影响较大。
实验部分1.1原料:天然鳞片石墨(~74 μm)；高锰酸钾，浓硫酸，水合肼(50%)，均为化学纯，市售；5% H2O2溶液，0.05mol · L-1HCl 溶液，体系的 pH 值用 0.1mol · L-1NaOH溶液调节。
1.2制备氧化石墨制备：将 10 g 石墨、230 mL 98%浓硫酸混合置于冰浴中，搅拌 30 min，使其充分混合，称取 40 g KMnO4加入上述混合液继续搅拌 1 h 后，移入 40 ℃中温水浴中继续搅拌 30 min；用蒸馏水将反应液(控制温度在100 ℃以下)稀释至 800~1 000mL 后加适量 5% H2O2，趁热过滤，用 5% HCl 和蒸馏水充分洗涤至接近中性，最后过滤、洗涤，在 60℃下烘干，得到氧化石墨样品。
石墨烯制备：称取上述氧化石墨 0.05 g，加入到100 mLpH=11 的 NaOH 溶液中；在 150 W 下超声90 min 制备氧化石墨烯分散液；在 4000 r· min-1下离心 3 min 除去极少量未剥离的氧化石墨；向离心后的氧化石墨烯分散液中加入 0.1 mL 水合肼，在90 ℃反应 2 h，得到石墨烯分散液，密封静置数天观察其分散效果。
改进Hummers法制备氧化石墨烯的方法[发明专利]
![改进Hummers法制备氧化石墨烯的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b384390b366baf1ffc4ffe4733687e21af45ff2d.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201611043368.1(22)申请日 2016.11.24(71)申请人 陕西聚洁瀚化工有限公司地址 710000 陕西省西安市高新区丈八五路高科尚都2幢1单元12005号房(72)发明人 李长英 (74)专利代理机构 西安亿诺专利代理有限公司61220代理人 康凯(51)Int.Cl.C01B 32/198(2017.01)B01J 20/20(2006.01)(54)发明名称改进Hummers法制备氧化石墨烯的方法(57)摘要本发明涉及工业用水与废水技术领域，具体涉及一种改进Hummers法制备氧化石墨烯的方法。
改进Hummers法制备氧化石墨烯的方法，将石墨粉放进、三颈烧瓶中，并加入混合液；在冰浴条件下，加入KMnO 4，将混合液、搅拌；将反应得到的混合液冷却至室温后，倒在用去离子水制成的冰块上，在搅拌下加入约3mLH 2O 2；将混合物过滤后，用HCl在离心洗涤5次去除残留物；将所得产物装入透析袋，透析3周后，置于真空冷冻干燥机干燥至恒重，得到棕色的GO粉末；称取1gGO粉末分散于去离子水中并定容，超声，得到GO分散液。
本发明可制备出GO，GO含有羧基、羟基和环氧基等含氧官能团，C、O质量比达到2.0，厚度约为1.0nm，层间距约为0.97nm。
权利要求书1页 说明书2页CN 106744908 A 2017.05.31C N 106744908A1.改进Hummers法制备氧化石墨烯的方法，其特征在于：包括如下步骤：第1步，将3~4g石墨粉放进500mL三颈烧瓶中，并加入H 2SO 4与H 3PO 4的混合液；第2步，在冰浴条件下，加入18gKMnO 4，将混合液保持在50~60℃下搅拌10~12h；第3步，将反应得到的混合液冷却至室温后，倒在用350~400mL去离子水制成的冰块上，在搅拌下加入约3mLH 2O 2，此时混合液由紫黑色转变成亮黄色；将混合物过滤后，用HCl在10000~12000r/min下离心洗涤5次去除残留物；将所得产物装入透析袋，透析3周后，置于真空冷冻干燥机干燥至恒重，得到棕色的GO粉末；第4步，称取1gGO粉末分散于去离子水中并定容至1000mL，超声，得到质量浓度为1mg/mL的GO分散液。
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。
氧化还原法制备石墨烯及其表征
氧化还原法制备石墨烯及其表征陈瑞灿;王海燕;韩永刚;王新星;王星雨;刘伟;叶方德;姚宁【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2012(026)012【摘要】采用改进的Hummers法氧化处理石墨粉制得氧化石墨,利用超声波作用将氧化石墨剥离,得到均匀分散的氧化石墨烯胶状悬浮液,然后在水合肼的还原作用下得到石墨烯.采用SEM、XRD以及Raman光谱对样品进行了形貌、结构以及谱学的表征分析.考察了还原过程中温度对还原效果的影响,以及中性条件下、碱性条件下水合肼用量对还原效果的影响.【总页数】4页(P114-117)【作者】陈瑞灿;王海燕;韩永刚;王新星;王星雨;刘伟;叶方德;姚宁【作者单位】郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室,郑州450052;郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室,郑州450052;郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室,郑州450052;郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室,郑州450052;郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室,郑州450052;郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室,郑州450052;郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室,郑州450052;郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室,郑州450052【正文语种】中文【中图分类】TB321;O469;O613.71【相关文献】1.氧化还原法制备石墨烯及其表征 [J], 刘赐德;丁楠;刘旭焱;肖洁;龚婧2.石墨烯的氧化还原法制备及结构表征 [J], 杨勇辉;孙红娟;彭同江3.氧化还原法石墨烯绿色制备技术研究进展 [J], 帅骁睿;张鹏程;张正卿;邓磊;吴浩伟4.氧化还原法石墨烯制备与储能应用 [J], 黎春燕5.氧化还原法石墨烯制备与储能应用 [J], 黎春燕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
(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。
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
的不 断发展 ， 墨 烯 的研 究 越 来 越 受 到 科 学 家 的 广 石
泛关注。
Ｎｉ ｌｔ ８ ｃ ｅ ０型 傅 立 叶变 换 红 外 光 谱 仪 （ ｒ压 ｏ ３ ＫＢ 片） 美 国热 电集 团； ｍａ －１ 型 Ｘ 射 线粉 末衍射 分 ， Ｄ／ ｘｃ１ １ 一 析仪［ ｕ靶 删 辐射 （ 一０ １ ４ ６ｎ ， 墨弯 晶单 色 Ｃ ． ５ ０ ｍ） 石
１ ２ １ 氧化石 墨的制备 ．．
在干燥 的锥形 瓶 中加 入 ２ ０ｍＬ ９ 浓 硫 酸 ， ３ ８ 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 ３ ０ｇ高锰酸 钾 ， 制温 度在 １ ～ １ 控 ０ ５℃之 间搅 拌 反应 ２ ５ｈ 溶液呈墨绿 色 。然 后将 锥形 瓶置 于 ３ ． ， ５℃
图 ２ 氧化 石 墨 的 Ｘ Ｄ 图谱 Ｒ
Ｆｉ． ＸＲＤ ｔｅ ｎ ｏ ｇ２ Ｐａ ｔｒ ｆ￣ ａ ｈｉｅｏｘｄ ｐ ｔ ｉｅ
钠还 原氧化石墨合成 石 墨烯 。改进 的 Ｈｕ ｍｍｅｓ 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 ２ １。 ０附近 出现很强 的衍 射 峰 ， 于 氧化 石 墨 （ ０ ） 的 属 ０１面
（ ５０ ０ｃ ・ ・ － ）４。此外 ， 墨烯 还具 有 优 Ｉ ０ ｍ Ｖ Ｓ１ ＿ ］ 石
短、 安全性 高 、 对环境 的污染 较小 ， 已成为 制备 氧化 石
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]。
改进Hummers法制备氧化石墨烯及其表征
改进Hummers法制备氧化石墨烯及其表征
王露
【期刊名称】《包装学报》
【年(卷),期】2015(007)002
【摘要】通过增加高锰酸钾的用量,并将体系改为浓H2SO4与H3PO4的体积比为9:1,对传统Hummers法进行改进,将利用改进后的Hummers法所制得的I-GO与以传统Hummers法所制得的H-GO进行对比,结果表明,改进Hummers法不但工艺简单易操作,而且所制备的氧化石墨烯不仅具备更多数量的羟基和羧基,且含有一定数量的环氧基团,同时层间距较大,更方便之后的超声剥离,制备层数较少的氧化石墨烯.
【总页数】5页(P28-31,37)
【作者】王露
【作者单位】湖南工业大学包装与材料工程学院,湖南株洲 412007
【正文语种】中文
【中图分类】TB34
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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 graphene
by the modified Hummers method
Long Yin1, Tao Cheng’an 1, Xia Lin1, Zhu Hui1, Wang Jianfang 1,*
1Department of Chemistry and Biology, College of Science, National University of Defense
Technology, 410073, Changsha
The 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.。