低温一步制备氧化石墨烯及微波还原研究

宇文超^1,2,3，刘秉国^1,2,3，张立波^1,2,3，郭胜惠^1,2,3，彭金辉^1,2,3

1. 昆明理工大学冶金与能源工程学院2. 云南省特种冶金重点实验室3. 昆明理工大学非常规冶金省部共建教育部重点实验室

摘 要：以天然鳞片石墨为原料,通过低温一步氧化制备氧化石墨烯,经微波热还原得到低缺陷的还原氧化石墨烯。讨论了低温氧化过程中氧化剂用量、氧化时间对氧化石墨烯层间距、氧化程度的影响。结果表明:在高锰酸钾与天然鳞片石墨的质量比为1∶3,氧化温度为0℃,氧化时间为48h的条件下,制备出碳氧原子比为1.98、高C—O结构、低缺陷结构（I_D∶I_G=0.63）的氧化石墨烯,避免了Hummers制备过程中由于CO₂的形成导致六元环断裂以及碳原子的缺失而使得氧化石墨烯的缺陷增加;经微波热还原后,得到的还原氧化石墨烯的两点平均缺陷距离L_D=12nm,缺陷密度n_D=2.21×10¹¹cm^-2,I_D∶I_G仅为0.85(Γ_G=32.1cm^-1),制备出低缺陷的还原氧化石墨烯。

关键词：氧化石墨烯;缺陷;低温;微波;