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中学生在中科院搞事情之——石墨烯的制备?

【以下内容根据某同学的建议,是用我少有的严肃口吻写的】
????由于参加了某某计划,我得到机会来到中科院,进行"石墨烯在锂硫电池中的应用"课题研究。今明两天的实验是制备石墨烯。
????下面进入正题
????实验试剂:石墨粉,硝酸钠,浓硫酸,高锰酸钾,水,过氧化氢硫代硫酸钠
?? 实验步骤:
1.称取1g石墨粉,0.5g硝酸钠,放入烧杯中,同时放入一枚磁力搅拌子;





2.量取24ml浓硫酸,一次性加入烧杯【此处无图】;
3.称取3g高锰酸钾备用;



4.将烧杯放进冰水浴中,整个放在磁搅器上,开启搅拌;
5.缓慢加入高锰酸钾,一次一药匙,缓缓抖入,每加完一药匙间隔约10min再加下一药匙;



【接下来的步骤尚未开始,随时更新】
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8.逐滴滴加46ml水(由于是把水加入浓硫酸体系中所以一定要慢)

????在硫酸和硝酸钠中(实质上起作用的是硫酸和硝酸),硫酸和硝酸会部分钻入石墨片层之间,称为石墨的预氧化。
????然后加入高锰酸钾,由于高锰酸钾的强氧化性(在强酸性介质中更是如此),石墨片层会被加上许多羧基和环氧基等,这时生成的是氧化石墨。由于大量其他基团的引入,石墨片层之间的距离增大,范德华力减小,层与层之间逐渐剥离。随着被氧化部分的剥离,内部未反应完全的石墨暴露出来,继续被氧化。所以实际上,上两步反应是同时在进行的。随着反应的进行,反应体系会逐渐变得粘稠,这是由于石墨被氧化后的剥离过程会膨胀并形成亲水性的胶体。剥离下来的单层或少层的氧化石墨,称为氧化石墨烯。
????反应完成后加入水(一定要慢!)稀释(由于体系粘度太大,难以将其倒出,只能将水加入其中并每加一滴水都充分搅拌),并加入过氧化氢除去多余的氧化剂(七价锰)。随后静置或离心分离,取沉淀(主要成分即为氧化石墨烯)。
????将沉淀用5%盐酸(不用特别精确)洗涤3~5次并离心分离,以除去杂质离子(Mn2+等),再用水洗涤除去多余的酸,直至清液pH值≈7。(这一步,测量pH值时不要带入氧化石墨烯,否则由于其上的羧基结果将一直呈酸性。)
????由于课题为"石墨烯在锂硫电池中的应用",石墨烯需与单质硫混合。因此选用硫代硫酸钠作为还原剂,在还原的同时在石墨烯上沉积硫,省去混合的步骤。最终产物将是石墨烯和硫的均匀混合体系。
这46ml水要滴加一个小时以上。
坐等你的结果,啊对了 你做个对比 不加硫代硫酸钠和硝酸钠试试
6.加完高锰酸钾后继续搅拌30min,升温至35℃继续搅拌10h;
7.静置澄清过夜;
这两步并非我操作,因此无图。预计第六步将于今天20-21时左右结束。
由于周一到周五我的学业略重,没有足够的时间去做实验,因此接下来操作(分离&洗涤&还原)可能是本周周六日进行,也可能是中科院的其他人替我操作~
液相剥离石墨烯不行的,few layer graphene, not mono layer graphene
湖南大学还是山西煤炭所有篇文章 你可以看看 关于氧化石墨的 硝酸钠没什么用??
在我不在的时候已经清洗过几遍,变成这样的状态:


现在继续清洗:加水摇匀,调平质量,8000rpm离心分离10min。

现在可以明显看出体系粘度增大,搅拌速度变慢了。

啊~图终于正过来了~~~
隔着通风橱玻璃拍摄,因此略有模糊。
明天上午我会再次前往中科院~去完成我未竟的事业
我差点以为是李嘉辉同学········
46ml水滴加完成,液体变成不可描述的颜色。上热水浴,继续搅拌30min。




图是横着的原因大概是因为你用手机拍照的时候手机是竖着的。
如果你有电脑,建议在电脑上把原图另存为一下,可能可以解决。
楼主在中科院哪个研究所
为什么图是横着的???HXKRRRR告诉我他也遇到过这样的情况,难道因为我们两个手机型号一样吗……【捂脸】
最近nature有个文章说石墨烯在层间转角为1.1度时呈现超导特性,楼主可以关注一下。
你这个氧化时间过长,defect多,还原后的rGO导电率很差的。要导电的话直接从膨胀石墨超声剥离或者轻度氧化再剥离。
你们有兴趣我下次可以发个教程教你们怎么剥单层石墨烯哈哈。
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