多相液態石墨烯的離子鑲嵌方法與流程

本發明涉及石墨烯的技術領域，尤其涉及一種多相液態石墨烯的離子鑲嵌方法。

背景技術：

隨著石墨烯的制造日漸成熟并向著量產方面發展，然而現時石墨烯在應用上都是在添加劑應用上發展居多。實際上，石墨烯本身帶功能性的材料應用上可說是空白，而且應用不廣，實質上是未來極之需要。功能性石墨烯方面，人類只是趨于初步階段，還是有漫長的道路探討。

隨著多相量子自耦反應法生產出經濟又純正的石墨烯外，又繼續發展做出陽極石墨烯和陰極石墨烯。在這階段中，發明人已找出了功能性石墨烯和離子鑲嵌初型的探討以及成功做出帶陽極和帶陰極的離子鑲嵌石墨烯晶格上的原理，我們將這種技術發明和手段生產的石墨稱為功能性石墨烯原材料。

在鑲嵌功能性離子石墨烯的科研上發現，有效性和功能性的效益方案在于鑲嵌的離子載體上的設計和普排方式。

技術實現要素：

針對上述技術中存在的不足之處，本發明提供一種操作簡單、易于實現的多相液態石墨烯的離子鑲嵌方法。

為了達到上述目的，本發明一種多相液態石墨烯的離子鑲嵌方法，包括以下步驟：

s1、石墨烯分散：將石墨烯材料溶合到非離子螯合劑中，進行石墨烯的分散；

s2、離子材料的滲透：將帶有目標離子的化合物溶液溶入非離子螯合劑中，使目標離子均勻擴散，并滲透到石墨烯的晶格上；

s3、多相離子材料成型：在抽真空的條件下將物料進行均勻混合，使目標離子與石墨烯晶格進行均勻滲透，形成初步的液態多相離子材料；

s4、高溫燒結：將液態多相離子材料進行高溫燒結，形成多相組合的功能石墨烯材料。

其中，在s1中選用的石墨烯材料為不需要進行還原反應的帶完整晶格的石墨烯結構。

其中，在s2中選用的帶目標離子的化合物包括三種帶不同目標離子的化合物，石墨烯與三種不同目標離子合成的石墨烯材料為三元石墨烯材料。

其中，在s2中三種帶不同目標例子的化合物分別為a離子化合物材料、b離子化合物材料以及c離子化合物材料，石墨烯以三晶格分子質量搭配三種不同材料，具體的配比以摩爾質量計算為：

三晶格式石墨烯1mol；

a離子化合物材料1mol；

b離子化合物材料1mol；

以及c離子化合物材料1mol。

其中，離子為金離子、銀離子、鉑離子、銅離子、鐵離子或稀土離子。

其中，在s1中使用的非離子螯合劑為（nh4）4?edta或（nh4）4?ptda。

其中，在s4中高溫燒結的溫度是200-450℃，高溫燒結的時間為2-4h。

本發明的有益效果是：

與現有技術相比，本發明的多相液態石墨烯的離子鑲嵌方法，通過特定的電子排布結構，利用了石墨烯晶格為載體，在石墨烯的晶體上分別裝入不同物質，因同性相排斥，異性相吸引原理，不同的鑲嵌離子可以穩定存在于石墨烯晶格上。促使離子組合與石墨烯產生出一個穩定的分子團組合，從而形成多相的功能石墨烯分子結構。鑲嵌不同金屬的石墨烯結構具有特殊的合金特性，將這種多功能組合的石墨烯運用到制造特種鋼材合金或生化應用上，能夠解決很多客機上的瓶頸問題，未來應用多相與多功能性的石墨烯必將為人類科技做出很大貢獻。

附圖說明

圖1為本發明多相液態石墨烯的離子鑲嵌方法的流程示意圖。

具體實施方式

為了更清楚地表述本發明，下面結合附圖對本發明作進一步地描述。

參閱圖1，本發明一種多相液態石墨烯的離子鑲嵌方法，包括以下步驟：

s1、石墨烯分散：將石墨烯材料溶合到非離子螯合劑中，進行石墨烯的分散；

s2、離子材料的滲透：將帶有目標離子的化合物溶液溶入非離子螯合劑中，使目標離子均勻擴散，并滲透到石墨烯的晶格上；

s3、多相離子材料成型：在抽真空的條件下將物料進行均勻混合，使目標離子與石墨烯晶格進行均勻滲透，形成初步的液態多相離子材料；

s4、高溫燒結：將液態多相離子材料進行高溫燒結，形成多相組合的功能石墨烯材料。

相較于現有技術，本發明的多相液態石墨烯的離子鑲嵌方法，通過特定的電子排布結構，利用了石墨烯晶格為載體，在石墨烯的晶體上分別裝入不同物質，因同性相排斥，異性相吸引原理，不同的鑲嵌離子可以穩定存在于石墨烯晶格上。促使離子組合與石墨烯產生出一個穩定的分子團組合，從而形成多相的功能石墨烯分子結構。鑲嵌不同金屬的石墨烯結構具有特殊的合金特性，將這種多功能組合的石墨烯運用到制造特種鋼材合金或生化應用上，能夠解決很多客機上的瓶頸問題，未來應用多相與多功能性的石墨烯必將為人類科技做出很大貢獻。

在本實施例中，在s1中選用的石墨烯材料為不需要進行還原反應的帶完整晶格的石墨烯結構。石墨烯材料最基本要求是晶格完整的，當然不能應用氧化式石墨烯，因氧化式石墨烯又要經過還原，還原后又不能確保石墨烯晶格是完整的，還要進行篩選，浪費了大量的時間，所以需要直接購入完整的石墨烯材料作鑲嵌載體。

在本實施例中，在s2中選用的帶目標離子的化合物包括三種帶不同目標離子的化合物，石墨烯與三種不同目標離子合成的石墨烯材料為三元石墨烯材料。例如：現在流行在電池上應用三元材料，我們可以把這三種材料鑲入石墨烯晶格上，因此可以制造出三元功能性石墨烯。而現有三元電池是化合物，體積上比較大。如果是三元石墨烯的離子鑲嵌材料，體積可以縮小100倍之多，而且功能和壽命方面都以百倍能力增長。

在本實施例中，在s2中三種帶不同目標例子的化合物分別為a離子化合物材料、b離子化合物材料以及c離子化合物材料，石墨烯以三晶格分子質量搭配三種不同材料，具體的配比以摩爾質量計算為：

三晶格式石墨烯1mol；

a離子化合物材料1mol；

b離子化合物材料1mol；

以及c離子化合物材料1mol。

在本實施例中，目標離子為金離子、銀離子、鉑離子、銅離子、鐵離子或稀土離子。當然，本發明并不局限于上述的目標離子，也可以是其他目標離子，只要是能夠具備特定功能的目標離子均可以進行石墨烯的鑲嵌，只要是能夠鑲嵌入石墨烯晶格的功能離子均屬于本發明的簡單變形和變換，應當落入本發明的保護范圍。

在本實施例中，在s1中使用的非離子螯合劑為（nh4）4?edta或（nh4）4?ptda。當然，本發明并不局限于使用上述非離子螯合劑進行石墨烯的分散滲透，只要是能夠使石墨烯進行均勻分散的螯合劑均屬于本發明的簡單變形和變換，應當落入本發明的保護范圍。

在本實施例中，在s4中高溫燒結的溫度是200-450℃，高溫燒結的時間為2-4h。

以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，但是本發明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護范圍。

技術特征：

技術總結
本發明公開一種多相液態石墨烯的離子鑲嵌方法，包括以下步驟：將石墨烯材料溶合到非離子螯合劑中，進行石墨烯的分散；將帶有目標離子的化合物溶液溶入非離子螯合劑中，使目標離子均勻擴散，并滲透到石墨烯的晶格上；在抽真空的條件下將物料進行均勻混合，使目標離子與石墨烯晶格進行均勻滲透，形成初步的液態多相離子材料；將液態多相離子材料進行高溫燒結，形成多相組合的功能石墨烯材料。通過特定的電子排布結構，利用了石墨烯晶格為載體，在石墨烯的晶體上分別裝入不同物質，因同性相排斥，異性相吸引原理，不同的鑲嵌離子可以穩定存在于石墨烯晶格上。促使離子組合與石墨烯產生出一個穩定的分子團組合，從而形成多相的功能石墨烯分子結構。

技術研發人員：柯良節;梁思敬;司徒若祺
受保護的技術使用者：柯良節;梁思敬;司徒若祺
技術研發日：2017.04.28
技術公布日：2017.09.29