一种石墨烯纳米带的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101913599A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101913599A(43)申请公布日2010.12.15(21)申请号201010253257.X(22)申请日2010.08.13(71)申请人东华大学地址201620上海市松江区松江新城人民北路2999号(72)发明人王连军范宇驰江莞(74)专利代理机构上海泰能知识产权代理事务所31233代理人黄志达谢文凯(51)Int.Cl.C01B31/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种石墨烯纳米带的制备方法(57)摘要本发明涉及一种石墨烯纳米带的制备方法，包括：(1)将碳纳米管置于空气中400℃煅烧1小时，然后置于通有氩氢混合气的管式炉中于900℃加热1小时；(2)将处理好的碳纳米管加入到12mol/L的浓盐酸中在100℃回流4小时，再将碳管过滤清洗至中性，在800烘干；(3)将碱金属与碳纳米管按质量比2∶1混合，通过碱金属熔融法或电化学法与溶剂反应；(4)将产物过滤洗净，于80℃烘干，得石墨烯纳米带。本方法简单易行，适合大规模生产；制得的石墨烯纳米带具有边缘平滑，缺陷较少的优点。CN10935ACN101913599A权利要求书1/1页1.一种石墨烯纳米带的制备方法，包括：(1)将碳纳米管置于空气中300～500℃煅烧1～2小时，然后置于通有氩氢混合气的管式炉中于800～1000℃加热1～2小时；(2)将处理好的碳纳米管加入到12mol/L的浓盐酸中在100～300℃回流4～5小时，再将碳管过滤清洗至中性，于70～100℃烘干；(3)将碱金属与碳纳米管按质量比1～3∶1混合，通过碱金属熔融法或电化学法与溶剂反应；(4)将产物过滤洗净，于70～100℃烘干，得石墨烯纳米带。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米带的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的碳纳米管类型为单壁，双壁或多壁。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米带的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的碱金属为锂、钠、钾、铷、铯中的任意一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米带的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的溶剂为水、乙醇或盐酸。5.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米带的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的碱金属熔融法工艺为在马弗炉内100～300℃加热8～9小时，待冷却后迅速将其投入溶剂中。6.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米带的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的电化学法工艺为在氩气保护的手套箱内将碱金属和碳纳米管装成扣式电池；将85wt％的碳纳米管、5wt％的碳黑和10wt％的聚偏二氟乙烯混合后作为工作电极，用LiClO4溶解到含有体积比为1∶1的碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的溶剂中配成1mol/L的溶液；在15.5μA/mg的恒流源下进行充放电，电压相对于金属锂为0～3.0V；将扣式电池在手套箱中拆开并将碳管从电极上刮下，将其投入浓盐酸中。2CN101913599A说明书1/3页一种石墨烯纳米带的制备方法技术领域[0001]本发明属于石墨烯的制备领域，特别涉及一种石墨烯纳米带的制备方法。背景技术[0002]石墨烯作为一种新材料被发现到现在不过五年的时间，却引起了全世界科学家的普遍关注，研究成果不断发表，应用前景一片光明，这一切都因为石墨烯具有其它材料不可比拟的特点和优势。作为首个被发现的二维材料，石墨烯的奇异特性包括：杨氏模量(约1100GPa)，断裂强度(125GPa)，热导率(约5000Wm-1K-1)，比表面积(计算值2630m2g-1)以及量子霍尔效应这样的奇特输运现象。但是，由于石墨烯材料本身缺乏有效的带隙，使得它在电子器件(如场效应晶体管等)的应用受到了限制。一种有效的引入带隙的方法是限制将石墨烯的电子限制在准一维的纳米带范围内。据文献报道，锯齿状边缘的石墨烯纳米带为半金属，手扶椅状边缘的石墨烯纳米带可能为金属也可能为半导体。当石墨烯纳米带的宽度降低到10nm以下后，无论边缘的形状如何，其能带结构都展现为半导体，因此具有广阔的应用前景。发明内容[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种石墨烯纳米带的制备方法，本方法简单易行，适合大规模生产；制得的石墨烯纳米带具有边缘平滑，缺陷较少的优点。[0004]本发明的一种石墨烯纳米带的制备方法，包括：[0005](1)将碳纳米管置于空气中300～500℃煅烧1～2小时，然后置于通有氩氢混合气的管式炉中于800～1000℃加热1～2小时；[0006](2)将处理好的碳纳米管加入到12mol/L的浓盐酸中在100～300℃回流4～5小时，再将碳管过滤清洗至中性，于70～100℃烘干；[0007](3)将碱金属与碳纳米管按质量比1～3∶1混合，