多相液态石墨烯的离子镶嵌方法与流程

本发明涉及石墨烯的技术领域，尤其涉及一种多相液态石墨烯的离子镶嵌方法。

背景技术：

随着石墨烯的制造日渐成熟并向着量产方面发展，然而现时石墨烯在应用上都是在添加剂应用上发展居多。实际上，石墨烯本身带功能性的材料应用上可说是空白，而且应用不广，实质上是未来极之需要。功能性石墨烯方面，人类只是趋于初步阶段，还是有漫长的道路探讨。

随着多相量子自耦反应法生产出经济又纯正的石墨烯外，又继续发展做出阳极石墨烯和阴极石墨烯。在这阶段中，发明人已找出了功能性石墨烯和离子镶嵌初型的探讨以及成功做出带阳极和带阴极的离子镶嵌石墨烯晶格上的原理，我们将这种技术发明和手段生产的石墨称为功能性石墨烯原材料。

在镶嵌功能性离子石墨烯的科研上发现，有效性和功能性的效益方案在于镶嵌的离子载体上的设计和普排方式。

技术实现要素：

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种操作简单、易于实现的多相液态石墨烯的离子镶嵌方法。

为了达到上述目的，本发明一种多相液态石墨烯的离子镶嵌方法，包括以下步骤：

s1、石墨烯分散：将石墨烯材料溶合到非离子螯合剂中，进行石墨烯的分散；

s2、离子材料的渗透：将带有目标离子的化合物溶液溶入非离子螯合剂中，使目标离子均匀扩散，并渗透到石墨烯的晶格上；

s3、多相离子材料成型：在抽真空的条件下将物料进行均匀混合，使目标离子与石墨烯晶格进行均匀渗透，形成初步的液态多相离子材料；

s4、高温烧结：将液态多相离子材料进行高温烧结，形成多相组合的功能石墨烯材料。

其中，在s1中选用的石墨烯材料为不需要进行还原反应的带完整晶格的石墨烯结构。

其中，在s2中选用的带目标离子的化合物包括三种带不同目标离子的化合物，石墨烯与三种不同目标离子合成的石墨烯材料为三元石墨烯材料。

其中，在s2中三种带不同目标例子的化合物分别为a离子化合物材料、b离子化合物材料以及c离子化合物材料，石墨烯以三晶格分子质量搭配三种不同材料，具体的配比以摩尔质量计算为：

三晶格式石墨烯1mol；

a离子化合物材料1mol；

b离子化合物材料1mol；

以及c离子化合物材料1mol。

其中，离子为金离子、银离子、铂离子、铜离子、铁离子或稀土离子。

其中，在s1中使用的非离子螯合剂为（nh4）4‧edta或（nh4）4‧ptda。

其中，在s4中高温烧结的温度是200-450℃，高温烧结的时间为2-4h。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明的多相液态石墨烯的离子镶嵌方法，通过特定的电子排布结构，利用了石墨烯晶格为载体，在石墨烯的晶体上分别装入不同物质，因同性相排斥，异性相吸引原理，不同的镶嵌离子可以稳定存在于石墨烯晶格上。促使离子组合与石墨烯产生出一个稳定的分子团组合，从而形成多相的功能石墨烯分子结构。镶嵌不同金属的石墨烯结构具有特殊的合金特性，将这种多功能组合的石墨烯运用到制造特种钢材合金或生化应用上，能够解决很多客机上的瓶颈问题，未来应用多相与多功能性的石墨烯必将为人类科技做出很大贡献。

附图说明

图1为本发明多相液态石墨烯的离子镶嵌方法的流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

参阅图1，本发明一种多相液态石墨烯的离子镶嵌方法，包括以下步骤：

s1、石墨烯分散：将石墨烯材料溶合到非离子螯合剂中，进行石墨烯的分散；

s2、离子材料的渗透：将带有目标离子的化合物溶液溶入非离子螯合剂中，使目标离子均匀扩散，并渗透到石墨烯的晶格上；

s3、多相离子材料成型：在抽真空的条件下将物料进行均匀混合，使目标离子与石墨烯晶格进行均匀渗透，形成初步的液态多相离子材料；

s4、高温烧结：将液态多相离子材料进行高温烧结，形成多相组合的功能石墨烯材料。

相较于现有技术，本发明的多相液态石墨烯的离子镶嵌方法，通过特定的电子排布结构，利用了石墨烯晶格为载体，在石墨烯的晶体上分别装入不同物质，因同性相排斥，异性相吸引原理，不同的镶嵌离子可以稳定存在于石墨烯晶格上。促使离子组合与石墨烯产生出一个稳定的分子团组合，从而形成多相的功能石墨烯分子结构。镶嵌不同金属的石墨烯结构具有特殊的合金特性，将这种多功能组合的石墨烯运用到制造特种钢材合金或生化应用上，能够解决很多客机上的瓶颈问题，未来应用多相与多功能性的石墨烯必将为人类科技做出很大贡献。

在本实施例中，在s1中选用的石墨烯材料为不需要进行还原反应的带完整晶格的石墨烯结构。石墨烯材料最基本要求是晶格完整的，当然不能应用氧化式石墨烯，因氧化式石墨烯又要经过还原，还原后又不能确保石墨烯晶格是完整的，还要进行筛选，浪费了大量的时间，所以需要直接购入完整的石墨烯材料作镶嵌载体。

在本实施例中，在s2中选用的带目标离子的化合物包括三种带不同目标离子的化合物，石墨烯与三种不同目标离子合成的石墨烯材料为三元石墨烯材料。例如：现在流行在电池上应用三元材料，我们可以把这三种材料镶入石墨烯晶格上，因此可以制造出三元功能性石墨烯。而现有三元电池是化合物，体积上比较大。如果是三元石墨烯的离子镶嵌材料，体积可以缩小100倍之多，而且功能和寿命方面都以百倍能力增长。

在本实施例中，在s2中三种带不同目标例子的化合物分别为a离子化合物材料、b离子化合物材料以及c离子化合物材料，石墨烯以三晶格分子质量搭配三种不同材料，具体的配比以摩尔质量计算为：

三晶格式石墨烯1mol；

a离子化合物材料1mol；

b离子化合物材料1mol；

以及c离子化合物材料1mol。

在本实施例中，目标离子为金离子、银离子、铂离子、铜离子、铁离子或稀土离子。当然，本发明并不局限于上述的目标离子，也可以是其他目标离子，只要是能够具备特定功能的目标离子均可以进行石墨烯的镶嵌，只要是能够镶嵌入石墨烯晶格的功能离子均属于本发明的简单变形和变换，应当落入本发明的保护范围。

在本实施例中，在s1中使用的非离子螯合剂为（nh4）4‧edta或（nh4）4‧ptda。当然，本发明并不局限于使用上述非离子螯合剂进行石墨烯的分散渗透，只要是能够使石墨烯进行均匀分散的螯合剂均属于本发明的简单变形和变换，应当落入本发明的保护范围。

在本实施例中，在s4中高温烧结的温度是200-450℃，高温烧结的时间为2-4h。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种多相液态石墨烯的离子镶嵌方法，包括以下步骤：将石墨烯材料溶合到非离子螯合剂中，进行石墨烯的分散；将带有目标离子的化合物溶液溶入非离子螯合剂中，使目标离子均匀扩散，并渗透到石墨烯的晶格上；在抽真空的条件下将物料进行均匀混合，使目标离子与石墨烯晶格进行均匀渗透，形成初步的液态多相离子材料；将液态多相离子材料进行高温烧结，形成多相组合的功能石墨烯材料。通过特定的电子排布结构，利用了石墨烯晶格为载体，在石墨烯的晶体上分别装入不同物质，因同性相排斥，异性相吸引原理，不同的镶嵌离子可以稳定存在于石墨烯晶格上。促使离子组合与石墨烯产生出一个稳定的分子团组合，从而形成多相的功能石墨烯分子结构。

技术研发人员：柯良节;梁思敬;司徒若祺
受保护的技术使用者：柯良节;梁思敬;司徒若祺
技术研发日：2017.04.28
技术公布日：2017.09.29