中的一种或几种。
[0023]受控絮凝处理剂对氧化石墨的絮凝作用机理与普通有机絮凝剂的絮凝作用机理不同。例如，“十六烷基溴化铵”等脂肪族的阳离子型絮凝剂，与氧化石墨没有P1-Pi作用，是由阳离子“季铵基团”与氧化石墨中“羧酸”等含氧基团的电荷相互作用，同时可通过絮凝剂较长烷基链的包覆/架桥等将氧化石墨絮凝沉降，但分离得到的氧化石墨絮凝物无法通过外部刺激实现絮凝的解除。而本发明中的受控絮凝处理剂通过与氧化石墨的双重相互作用实现絮凝，即一个受控絮凝处理剂分子有两个“锚定点”，而无需通过分子链的包覆等实现絮凝。因此，使用本发明中的受控絮凝处理剂将氧化石墨絮凝沉降、分离得到的絮凝态氧化石墨通过外部刺激(如使用调控剂)可实现絮凝的解除，之后可制备得到均一分散的氧化石墨分散液/氧化石墨烯分散液(氧化石墨分散液超声剥离后即可得到氧化石墨烯分散液)。
[0024]所述调控剂为碱性溶液，优选氨水、氢氧化钠水溶液、或氢氧化钾水溶液中的一种或几种。考虑到之后制备得到的石墨烯避免含有不必要的物质，最优选调控剂为氨水。加入少量的碱性溶液可以消除或减弱受控絮凝处理剂的“季铵基团”与氧化石墨上的“羧基”等含氧基团的电荷或氢键作用，使得一个受控絮凝处理剂分子与氧化石墨只有一个“锚定点”，即p1-pi作用的“锚定点”，也没有包覆等网络形成。因此，分离得到的絮凝态氧化石墨于水中加入调控剂可解除絮凝，制备得到均一分散的氧化石墨分散液，氧化石墨分散液超声剥离后即可得到氧化石墨烯分散液。
[0025]步骤③中的还原反应没有特别限制。考虑到制备得到的石墨烯的分散性，优选在液相体系下使用还原剂还原。如上文所述，解除絮凝后，处理剂分子的芳基苯环与氧化石墨的共轭部分依然保持P1-Pi作用，在水等液相体系中进行还原制备得到石墨烯时，通过P1-Pi作用“锚定”在石墨烯表面的处理剂分子有利于石墨烯的分散，避免了固体高温热还原时绝大部分有利于石墨烯分散的有机分子在高温过程中去除。
[0026]考虑到导电性能和还原效率，优选高效还原剂如连二亚硫酸钠、连二亚硫酸钾、或水合肼中的一种或几种。考虑到低成本，液相体系优选为水体系。将制备得到的氧化石墨水分散液在超声之后，加入还原剂进行反应，反应完成后，过滤、水洗、及干燥即可得到能在溶剂中稳定分散的石墨烯粉末。
[0027]本发明中的石墨烯制备方法是采用絮凝-解絮凝的方法可实现快速、高效地将氧化石墨分离出来，并且可实现絮凝态氧化石墨的解絮凝而制备得到均一分散的氧化石墨分散液；解絮凝后原来添加的氧化石墨絮凝处理剂在还原时起到了稳定作用，可制备得到良好分散的石墨烯。本发明方法环环相扣，一次性解决现有技术中的氧化石墨分离和石墨烯分散的两大问题，提供了一种高效、规模化制备高分散、高导电的石墨烯的方法。本发明方法制备得到的石墨烯可用于高性能导电/导热复合材料、储能材料、电子器件、功能涂层等领域。
【附图说明】
[0028]图1为本发明实施例1中分离得到的絮凝态氧化石墨于水中在加入调控剂之前的照片。
[0029]图2为本发明实施例1中分离得到的絮凝态氧化石墨于水中在加入调控剂之后的照片。
[0030]比较图1和图2可知，受控絮凝剂得到的氧化石墨絮凝物于水中在加入调控剂之后完全解絮凝，得到均一分散的氧化石墨水分散液。
[0031]图3为本发明对比例I中分离得到的絮凝态氧化石墨于水中在加入调控剂之前的照片。
[0032]图4为本发明对比例I中分离得到的絮凝态氧化石墨于水中在加入调控剂之后的照片。
[0033]比较图3和图4可知，普通絮凝剂得到的氧化石墨絮凝物于水中不能分散，且在加入调控剂之后也不能解絮凝。
【具体实施方式】
[0034]本发明中所涉及的具体化学药品:
[0035]天然石墨粉购自于上海一帆石墨有限公司；
[0036]浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾、过氧化氢、连二亚硫酸钠、连二亚硫酸钾、水合肼、苄基三甲基溴化铵，苄基三甲基氯化铵，苯基三甲基溴化铵，苯基三甲基氯化铵、十六烷基溴化铵、氨水、N-甲基吡咯烷酮等购自于中国国药集团试剂公司或阿拉丁试剂公司。
[0037]氧化石墨氧化度的测试:
[0038]氧化石墨的氧化度可通过氧化石墨中氧原子与碳原子的摩尔比率来衡量。氧化石墨混合液经充分洗净、冷冻干燥后得到氧化石墨粉末，通过X-射线光电子能谱(XPS)测试得到氧原子与碳原子的摩尔比率。各样品的XPS光谱是使用Quantera SXM(ULVAC-PHI公司)进行测试而得。激发X-射线为单色的Al Κα1,2射线(1486.6eV)，X射线直径为200微米，光电子逸出角(take-off angle)为45。。
[0039]石墨烯分散性的测试:
[0040]分散性能按下述方法测试。将I份的下述的实施例或对比例中所制得的石墨烯粉末和99份N-甲基吡咯烷酮加入样品瓶中，在超声波清洗器中处理30分钟后，观察沉降状态。如果溶液处于目视均匀的状态，则可判断其处于良好分散性的状态；如果溶液的顶部变得清晰，或者是在溶液底部观察到沉淀物时，则可判断其处于分层的状态。
[0041]实施例1
[0042](I)石墨的氧化反应:以15g天然石墨粉(1500目)为原料，在冰浴中加入330ml的98 %浓硫酸，7.5g硝酸钠和45g高锰酸钾，保持混合液温度低于20°C，机械搅拌1.5小时。将上述混合液从冰浴中取出，在35°C的水浴中搅拌2.5小时进行反应。之后加入690ml去离子水得到悬浊液，在90°C进一步反应15分钟。最后加入1020ml去离子水和50ml过氧化氢，反应5分钟，即得到黄色的含有氧化石墨、无机盐和酸的混合液。其中，氧化石墨的氧原子和碳原子的比例通过XPS测试为0.53。
[0043](2)絮凝和解絮凝实现氧化石墨的分离和分散:直接向上述的含有氧化石墨、无机盐和酸的混合液中加入受控絮凝处理剂苄基三甲基氯化铵(絮凝处理剂在体系的浓度为2.5g/L)，使氧化石墨快速絮凝沉降后，倒出上层清液得到沉降物，水洗、抽滤得到絮凝态氧化石墨滤饼；再将分离得到的絮凝态氧化石墨滤饼用水稀释到0.5wt%，加入调控剂“氨水”使得体系PH值大于7、搅拌即可解除絮凝，制得均一分散的氧化石墨水分散液。
[0044](3)还原反应:上述均一分散的氧化石墨水分散液(浓度0.5wt % )经超声波处理后，得到均匀分散的土黄色氧化石墨烯的水分散液。在200ml的氧化石墨烯的水分散液中加入3克还原剂连二亚硫酸钠进行还原反应。还原反应温度为40°C，还原反应时间为30分钟。经过滤，水洗，冷冻干燥后得到石墨烯粉末。
[0045]石墨烯粉末的分散性能使用测试例的方法进行测试的。经过10天后依然稳定地分散，未观察到沉降。
[0046]实施例2
[0047](I)石墨的氧化反应:以15g天然石墨粉(12000目)为原料，在冰浴中加入330ml的98%浓硫酸，5.25g硝酸钠和31.5g高锰酸钾，保持混合液温度低于20°C，机械搅拌1.5小时。将上述混合液从冰浴中取出，在35°C的水浴中搅拌2.5小时进行反应。之后加入690ml去离子水得到悬浊液，在90°C进一步反应15分钟。最后加入1020ml去离子水和50ml过氧化氢，反应5分钟，即得到黄色的含有氧化石墨、无机盐和酸的混合液。其中，氧化石墨的氧原子和碳原子的比例通过XPS测试为0.45。
[0048](2)絮凝和解絮凝实现氧化石墨的分离和分散:直接向上述的含有氧化石墨、无机盐和酸的混合液中加入受控絮凝处理剂苄基三甲基溴化铵(絮凝处理剂在体系的浓度为2g/L)，使氧化石墨快速絮凝沉降后，倒出上层清液得到沉降物，水洗、抽滤得到絮凝态氧化石墨滤饼；再将分离得到的絮凝态氧化石墨滤饼用水稀释到0.5wt%，加入调控剂“氨水”使得体系PH值大于7、搅拌即可解除絮凝，制得均一分散的氧化石墨水分散液。
[0049](3)还原反应:上述均一分散的氧化石墨水分散液(浓度0.5wt % )经超声波处理后，得到均匀分散的土黄色氧化石墨烯的水分散液。在200ml的氧化石墨烯的水分散液中加入3克还原剂连二亚硫酸钾进行还原反应。还原反应温度为40°C，还原反应时间为30分钟。经过滤，水洗，冷冻干燥后得到石墨烯粉末。
[0050]石墨烯粉末的分散性能使用测试例的方法进行测试的。