本发明专利技术涉及一种生产硫掺杂石墨烯的方法，主要解决现有技术存在硫掺杂石墨烯制备反应温度高、反应时间长、设备要求高、原料极毒、产量低的问题。本发明专利技术通过采用包括以下步骤：a)将氧化石墨在溶剂中超声剥离，得到氧化石墨烯溶液；b)将所述氧化石墨烯溶液和含硫有机物混合，超声处理使其分散混合均匀，得到液体混合物；干燥所述液体混合物，得到固体混合物；c)将所述固体混合物在惰性气体保护下微波辐照处理，冷却至室温，即得所述硫掺杂石墨烯的技术方案较好的解决了该问题，可用于硫掺杂石墨烯的工业生产中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
石墨烯是由碳原子以Sp2杂化轨道组成六边形网络结构的二维晶体材料，具有非常优异的性能，如高的电子迁移率、良好的导热性、透光性以及很好的稳定性，可应用于半导体材料、复合材料、电池电极材料、储氢材料、场发射材料以及超灵敏传感器等领域。掺杂是改变石墨烯电子结构和化学性质的有效途径。异质原子掺入石墨烯的晶格，不仅可有效的引入带隙，而且可以增加石墨烯的缺陷和局域的反应活性，从而产生许多新的功能。研究发现氮、硼或磷元素能够掺入石墨烯晶格并有效改变其性能，而对其它元素掺杂的研究相对较少。从理论上讲硫元素是一种潜在的掺杂元素，但硫原子与碳原子半径相差较多，且电负性与碳原子相近，故硫元素并不容易掺入石墨烯晶格。专利CN 201110095599.8公开了一种硫掺杂石墨烯薄膜的制备方法，其分别以硫粉和己烷为硫源和碳源，采用化学气相沉积法在金属衬底上生长出硫掺杂石墨烯薄膜，但该方法需使用高温化学气相沉积反应器，设备复杂，反应温度高(高达900?1000°C )，反应时间长，产量低，成本高，难以大规模生产。MUllen等报道了一种在多孔硅板上制备硫掺杂石墨烯和氮掺杂石墨烯的方法(Advanced Funct1nal Materials, 2012, 22, 3634-3640.)，其米用硫化氣气体作还原剂和惨杂硫源，在闻温还原氧化石墨稀的同时实现石墨稀的硫兀素惨杂，但该方法需使用剧毒和强腐蚀性硫化氢气体，反应温度高(500?900°C )，反应时间长，设备要求苛刻，过量气体尚需增加无害化处理设备，且由于氧化石墨烯担载在多孔硅板上故不利于规模化生产。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术存在硫掺杂石墨烯制备反应温度高、反应时间长、设备要求高、原料极毒、产量低的问题，提供一种新的。该方法可用于工业化制备硫掺杂石墨烯，具有反应温度低、反应时间短、设备简单、原料无毒害、易于工业放大的优点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下:一种，包括以下步骤:a)将氧化石墨在溶剂中超声剥离，得到氧化石墨烯溶液；b)将所述氧化石墨烯溶液和含硫有机物混合，超声处理使其分散混合均匀，得到液体混合物；干燥所述液体混合物，得到固体混合物；c)将所述固体混合物在惰性气体保护下微波辐照处理，冷却至室温，即得所述硫掺杂石墨烯。上述技术方案中，优选地,步骤a)超声剥离时间为0.5?2小时。上述技术方案中，优选地,步骤b)超声处理时间为5?30分钟。上述技术方案中，优选地，所述氧化石墨烯溶液的浓度为0.1?7毫克/毫升。更优选地，所述氧化石墨烯溶液的浓度为0.5?5毫克/毫升。上述技术方案中，优选地，所述溶剂为水、乙醇、异丙醇、环己烷、苯、丙酮、四氢呋喃、甲基吡咯烷酮、乙基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺。上述技术方案中，优选地，所述含硫化合物为二苯基二硫醚、二(十八烷基)二硫醚、二甲苯基二硫醚、3，3- 二羟基二苯二硫醚、4，4- 二巯基二苯硫醚、二苄基硫醚、三苯甲硫醇、2-萘硫酚或二苯并噻吩中的至少一种。上述技术方案中，优选地，微波辐照处理在微波反应器中进行。上述技术方案中，优选地，所述微波反应器的功率为350?1200瓦特，辐照时间为30秒?10分钟。上述技术方案中，优选地，所述含硫化合物与氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯的重量比为I?50。上述技术方案中,优选地,所述惰性气体为氮气、氩气或者氦气中的至少一种。本专利技术中，以氧化石墨为前驱体，通过超声剥离得到均匀分散的氧化石墨烯溶液；在微波辐照作用下，氧化石墨烯表面的羟基、羧基、羰基等含氧光能团迅速分解，放出大量热量，使体系温度快速升高到500?1000°C，含硫有机物受热分解成硫化氢等含硫元素的气体，其与氧化石墨烯发生反应，在还原氧化石墨烯的同时生成硫掺杂石墨烯。与现有技术相比，本专利技术利用氧化石墨烯表面的极性含氧官能团对微波的选择性强吸收作用和含氧官能团分解时的强自放热效应，避免了以往对流加热方式热量传递速率慢、预热时间长的缺点，缩短了反应时间，减少了反应能耗；本专利技术中含硫化合物分解、氧化石墨烯的还原和掺杂在同一温度下快速进行，避免了氧化石墨烯表面的含氧官能团在掺杂反应前，即预热过程中发生分解，提高了硫元素掺杂量；本专利技术以含硫有机物代替硫化氢这种高毒高危险性试剂作硫源，制备方法更安全；本专利技术采用的微波辐照工艺无需使用金属或者硅片衬底，故处理量大，易于规模化放大，可应用于硫掺杂石墨烯的工业化生产中，满足吸附、催化和储能材料等领域对硫掺杂石墨烯的产量需求，取得了较好的技术效果。【附图说明】图1为本专利技术【实施例1】中天然石墨、氧化石墨和硫掺杂石墨烯的X射线衍射谱(XRD)图。其中，A为天然石墨，B为氧化石墨，C为硫掺杂石墨烯。图2为本专利技术【实施例1】制备的硫掺杂石墨烯的扫描电子显微镜(SEM)图。图3为本专利技术【实施例1】制备的硫掺杂石墨烯的透射电子显微镜(TEM)图。图4为本专利技术【实施例1】制备的硫掺杂石墨烯中S 2p的X射线光电子能谱(XPS)图。图1为天然石墨、氧化石墨和硫掺杂石墨烯的X射线衍射谱(XRD)图。硫掺杂石墨烯在归属于石墨的2 Θ =26.6°处，和石墨氧化物的2 Θ =10.8°处，均无明显XRD衍射峰，具有石墨烯X射线衍射特征。图2为硫掺杂石墨烯的扫描电子显微镜(SEM)图。透明絹丝状石墨烯片层相互当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生产硫掺杂石墨烯的方法，包括以下步骤：a)将氧化石墨在溶剂中超声剥离，得到氧化石墨烯溶液；b)将所述氧化石墨烯溶液和含硫有机物混合，超声处理使其分散混合均匀，得到液体混合物；干燥所述液体混合物，得到固体混合物；c)将所述固体混合物在惰性气体保护下微波辐照处理，冷却至室温，即得所述硫掺杂石墨烯。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，贾银娟，石竹，刘志成，高焕新，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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