氧化石墨烯的制备与应用

背景及概述^[1]

石墨烯是一种具有二维网格结构的单原子层纳米碳材料，具有良好的导电性、导热性以及强度高、透明度高、比表面积大等优异性质，因而被广泛应用于微型传感器、发光二极管、催化剂载体、复合高分子材料、超级电容器等领域。氧化石墨烯（GO）是石墨烯的一种衍生物，与石墨烯一样由二维网格状的单层碳原子组成，不同的是GO碳原子层边缘和顶部连接有大量的含氧官能团。GO特殊的结构为水分子渗透提供了相对有序的通道，同时诸如羧基、 羟基、 环氧基等含氧官能团在增大GO亲水性能的同时，也赋予了GO 分子层独特的负电性能， 因此GO在水处理和膜分离领域展现出良好的应用前景。

制备^[1]

石墨烯通常可由氧化石墨烯还原得到，其主要的制备方法有机械剥离法、化学还原法、溶剂热还原法、光催化还原法、化学气相沉积法等。其中，化学还原法由于具有成本低、工艺简单易控等特点而备受科研工作者的推崇。

目前，用于制备还原氧化石墨烯或石墨烯 的化学还原剂主要有钠与硼氢化钠混合液、硼氢化钠和硫酸混合液、氢碘酸、氢碘酸与乙酸 混合液，钠-氨，对苯二酚，维生素C-氨基酸，L-对抗坏血酸，锌粉，铝粉，铁，碱，水合肼，二甲基肼，硫化氢以及氢化钠等。然而，在利用这些还原剂的过程中，高温、大量有机溶剂以及有 毒药品的使用限制了大规模生产还原氧化石墨烯。因此，开发一种简单易行、反应条件温和、生产成本低、环境友好型的还原氧化石墨烯的方法是十分必要的。

CN201510576323.X要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种简单易行、反应条件 温和、生产成本低、绿色环保无污染、EDDS可重复利用的还原氧化石墨烯的制备方法，还提供给了一种表面含氧官能团低、共轭程度高、分散性好、比表面积大、层间距大的还原氧化 石墨烯及其在处理抗生素废水中的应用，该应用具有处理过程操作方便、绿色环保、生物毒 性低、吸附量大、吸附时间短、无二次污染等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种还原氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：S1、将氧化石墨烯与水混合，超声剥离，得到氧化石墨烯混合液；S2、将所述氧化石墨烯混合液与乙二胺二琥珀酸混合，于微波辐射下进行还原反 应，得到还原氧化石墨烯。

本方法的优点在于：

1、本发明提供了一种由EDDS还原氧化石墨烯的方法，以EDDS为还原剂，具有反应时间短，条件简单，无二次污染的优点。较水合肼还原氧化石墨烯而言，本发明制备的还原氧化石墨烯具有更大的层间距。

2、本发明还原氧化石墨烯的制备方法中，在微波辐射下进行还原反应，具有反应 速度快，副反应少，产率高，环境友好，操作方便的优点。

应用 ^[2]

石墨烯作为一种新兴的碳纳米材料，于2004年首次被发现，是一种由单层碳原子 所构成的蜂窝状二维共扼结构。超大的比表面积、独特的化学结构及无与伦比的电学、力 学、热学等性能，使其在而在新能源领域、光催化领域、生物领域及环境领域等引起了广泛的关注。其可作为一种新型的复合纤维。除了复合纤维之外，氧化石墨烯液晶还可以纺丝，这一属性对于研究石墨烯的专家来说可谓打开了材料制造的新通路。高超认为，通过一定的制备方式，氧化石墨烯可以形成一种结构功能一体化的纤维，结构强度可以很高，同时具有导电、导热等功能。朱彦武表示，氧化石墨得到的石墨烯有一个非常重要的应用，就是将它作为导电添加剂。“

主要参考资料

[1]曾行,杨座国.氧化石墨烯的制备及其负载纳滤膜性能[J].华东理工大学学报(自然科学版),2018(05):644-649.

[2]CN201510576323.X 还原氧化石墨烯的制备方法、还原氧化石墨烯及其应用