一种多聚糖制备石墨烯的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于石墨稀的合成和纳米材料技术领域，特别涉及一种多聚糖制备石墨稀的方法。
【背景技术】
[0002]2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈.海姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫，利用撕透明胶带的方法，成功地从石墨中分离出单层原子排列的石墨烯，两人也因此获得2010年的诺贝尔物理学奖(Science, 2004，306 ( 5696):666-669)。石墨稀由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型蜂巢晶格，其结构单元为碳六元环，它是一种只有单层碳原子厚度的二维材料。石墨稀是构成碳基材料的基本机构单元。它可以包裹形成零维Fullerenes，卷成一维carbon nanotube，层层堆积成三维graphite。从石墨稀发现的那一天起，石墨稀就已经成为研究的热点和焦点，在超级电容器、透明电极、海水淡化、发光二极管、传感器、储氢、太阳能电池、催化剂载体、复合材料、生物支架材料、生物成像、药物输送、纺织、印染等领域有广泛的应用。
[0003]石墨烯具有优异的机械、电学、热学性能、抗菌性能。石墨烯是世界上最薄的材料，它只有单层原子的厚度，约为0.335nm。石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，透光率高达97.7%。电阻率10 6 Ω /cm,比铜或银更低，为目前世界上电阻率最小的材料。石墨烯具有极大的比表面积，其理论值高达2630m2/g。导热系数高达5300W/m*K，常温下电子迀移率超过15000cm2/V*s，比碳纳米管和单晶硅高。杨氏模量为1.lTPa，断裂强度高达130GPa。
[0004]石墨烯的制备方法主要有:微机械剥离法、印章切取转印法、液相剥离法、化学气相沉积法、气溶胶高温分解法、外延生长法、无定形碳化物薄膜转化法、氧化石墨烯(GO)还原法及有机合成法等。其中GO还原法具有成本低、产率高和可批量生产等特点，得到广泛应用。目前常用的还原剂包括水合肼、二甲基肼、酚类、硼氢化钠、含硫化合物、醇类等(炭素技术，2013，32(5):30-36)ο然而，由于GO还原法往往使用肼或硼氢化钠等有毒或价格昂贵的试剂作为还原剂，因此开发绿色、环保、高效和廉价的化学还原技术十分必要。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术存在的不足，提供一种多聚糖制备石墨烯的方法。
[0006]本发明通过下述技术方案予以实现:
按照100:1-1:1的体积比，将质量百分比0.01%-10%的聚葡萄糖水溶液与0.01-lg/L的氧化石墨烯溶液混合，在180-220°C的温度下水热反应l-24h，得到石墨烯溶液，用乙醇和去离子水反复清洗，离心，干燥处理后得到石墨烯粉末。
[0007]作为优选方案，聚葡萄糖由葡萄糖、山梨酸、柠檬酸热聚合生成。聚葡萄糖包括改性或接枝的聚葡萄糖中的一种，或它们的任意组合。
[0008]作为优选方案，改性聚葡萄糖为酮基化聚葡萄糖、醛基化聚葡萄糖、氨基化聚葡萄糖，接枝聚葡萄糖为赖氨酸接枝聚葡萄糖、谷氨酸接枝聚葡萄糖、天门冬氨酸接枝聚葡萄糖。
[0009]作为优选方案，氧化石墨稀由氧化石墨经超声剥层制得，为单层氧化石墨稀、多层氧化石墨烯或二者的混合物。
[0010]作为优选方案，以10000-12000r/min的转速离心10_20min。
[0011]作为优选方案，干燥处理是指将干燥箱温度设定在40-80°C，真空的环境下干燥l-24ho
[0012]本发明所使用的聚葡萄糖作为一种性能良好的水溶性膳食纤维，因具有热量低、稳定性好、耐受性高等特点而引起人们的关注。自1981年美国食品与药物管理局批准聚葡萄糖作为食品添加剂使用后，近年来得到了快速发展，陆续有多个国家和地区也相继批准了聚葡萄糖的使用，目前国内外市场上销售的多种食品中都添加了聚葡萄糖。
[0013]本发明的优点:
本发明采用绿色环保的聚葡萄糖作为还原剂，在不添加任何稳定剂、分散剂的条件下通过化学还原的方法制备得到石墨烯，绿色环保、成本低廉、工艺简单，并且制备得到的石墨烯具有良好的分散性和稳定性。
【具体实施方式】
[0014]下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0015]实施例1:
将80ml质量百分比0.5%的酮基化聚葡萄糖与2ml的0.lg/L的氧化石墨稀溶液混合，180°C的温度下水热反应10h，得到石墨烯溶液，用乙醇和去离子水反复清洗，10000r/min的转速离心10min，40°C真空环境下干燥20h得到石墨烯粉末。
[0016]实施例2:
将40ml质量百分比1%的氨基化聚葡萄糖水溶液与2ml的0.05g/L氧化石墨烯溶液混合，在200°C的温度下水热反应12h，得到石墨烯溶液，用乙醇和去离子水反复清洗，11000r/min的转速离心150min，60°C真空环境下干燥1h得到石墨稀粉末。
[0017]实施例3:
将1ml质量百分比5%的谷氨酸接枝聚葡萄糖水溶液与5ml的0.5g/L的氧化石墨烯溶液混合，在220°C的温度下水热反应24h，得到石墨烯溶液，用乙醇和去离子水反复清洗，12000r/min的转速离心20min，80°C真空环境下干燥4h到石墨稀粉末。
[0018]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1.一种多聚糖制备石墨烯的方法，其特征在于:按照一定的体积比，将质量百分比0.01%-10%的聚葡萄糖水溶液与0.0l-lg/L的氧化石墨烯溶液混合，在180-220°c的温度下水热反应l_24h，得到石墨烯溶液，用乙醇和去离子水反复清洗，离心，干燥处理后得到石墨烯粉末。2.根据权利要求1所述的一种多聚糖制备石墨烯的方法，其特征在于，所述的体积比为 100:1-1:1。3.根据权利要求1所述的一种多聚糖制备石墨烯的方法，其特征在于:所述的聚葡萄糖由葡萄糖、山梨酸、柠檬酸热聚合生成。4.根据权利要求1或3所述的一种多聚糖制备石墨烯的方法，其特征在于:所述的聚葡萄糖包括改性或接枝的聚葡萄糖中的一种，或它们的任意组合。5.根据权利要求4所述的一种多聚糖制备石墨烯的方法法，其特征在于:所述的改性聚葡萄糖为酮基化聚葡萄糖、醛基化聚葡萄糖、氨基化聚葡萄糖。6.根据权利要求4所述的一种多聚糖制备石墨烯的方法，其特征在于:所述的接枝聚葡萄糖为赖氨酸接枝聚葡萄糖、谷氨酸接枝聚葡萄糖、天门冬氨酸接枝聚葡萄糖。7.根据权利要求1所述的一种多聚糖制备石墨烯的方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯由氧化石墨经超声剥层制得，为单层氧化石墨烯、多层氧化石墨烯或二者的混合物。8.根据权利要求1所述的一种多聚糖制备石墨烯的方法，其特征在于，所述的离心是以 10000-12000r/min 的转速离心 10_20min。9.根据权利要求1所述的一种多聚糖制备石墨烯的方法，其特征在于，所述的干燥处理是指将干燥箱温度设定在40-80°C，真空的环境下干燥l_24h。
【专利摘要】本发明涉及一种多聚糖制备石墨烯的方法，按照100:1-1:1的体积比，将质量百分比0.01%-10%的聚葡萄糖水溶液与0.01-1g/L的氧化石墨烯溶液混合，在180-220℃的温度下水热反应1-24h，得到石墨烯溶液，用乙醇和去离子水反复清洗，离心，干燥处理后得到石墨烯粉末。本发明采用绿色环保的聚葡萄糖作为还原剂，在不添加任何稳定剂、分散剂的条件下通过化学还原的方法制备得到石墨烯，绿色环保、成本低廉、工艺简单，并且制备得到的石墨烯具有良好的分散性和稳定性。
【IPC分类】C01B31/04
【公开号】CN105036124
【申请号】CN201510517526
【发明人】赵兵
【申请人】苏州正业昌智能科技有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月22日