绿色环保法石墨烯的制备及其电化学性质研究

张大全 吴思佳 赵威

摘 要：提出一种绿色环保型、高效的制备氧化石墨烯的方法迫在眉睫，以天然石墨为原料，采用插层法，利用高铁酸钾为强氧化剂，制备氧化石墨烯进而有水合肼还原成石墨烯。通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线（XRD）、红外光谱（IR）对样品形貌及结构进行表征，采用循环伏安侧试法（CV）研究石墨烯材料的电化学行为结果表明：利用8 000目合成的石墨烯电化学行为最优， 比电容达到126.2 F/g。

关 键 词：高铁酸钾；天然石墨；石墨烯；电化学

中图分类号：TQ 000 028 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）0004-00000710-04

Abstract： A kind of green environmental protection and efficient preparation method of graphene oxide was studied. With natural graphite as raw material， the potassium ferrate as a strong oxidizer， by intercalating method， graphene oxide was prepared. By scanning electron microscopy （SEM） and transmission electron microscopy （TEM）， X-ray （XRD）， infrared spectrum （IR）， morphology and structure of the sample were characterized. By cyclic voltammograms side test （CV）， the electrochemical behavior of the graphene oxide material was studied. The results show that 8 000 mesh graphite is the optimal choice to synthesize graphene oxide with better electrochemical behavior， specific capacitance of 126.2 F/g

Key words： Potassium ferrate； Natural graphite； Grapheme； Electrochemical

2004年发现石墨烯至今，以其在电学、力学、光学和热学等方面的优异性质，石墨烯受到了越来越多研发人员的青睐。作为石墨烯制备过程中的重要前驱体和实现石墨烯的宏观组装及改性的最重要的中间体，探索出一种快速大量绿色制备氧化石墨烯的新方法具有很重要的意义。传统方法制备氧化石墨烯具有非常多的缺点，例如反应时间长，成本高，释放有毒气体，不利于保护环境等问题。在制备石墨烯的一些重要方法中，氧化还原方法是最有希望成为石墨烯制备过程产业化的方法，采用高铁酸钾为氧化过程中的强氧化剂，不仅克服了传统的制备过程中氯酸钾和高锰酸钾作为氧化剂的很多缺点，而且高铁酸钾的“奔跑”速度特别快，就像“楔子”似的，快速的插入石墨的内部，使石墨迅速分层。并且在这一过程中，伴随氧气的生成，这些气体还会帮助其‘顶开石墨片层，加快了氧化石墨烯制备速度 [1]。……