氧化石墨正式名稱為石墨氧化物或被稱為石墨酸,是一種由物質(zhì)量之比不定的碳、氫、氧元素構(gòu)成的化合物。氧化石墨可以通過用強(qiáng)氧化劑來處理石墨來制備。所得到的的產(chǎn)物中,氧化程度較高的產(chǎn)物是一種碳、氧數(shù)量之比介于2.1到2.9之間黃色固體,并仍然保留石墨的層狀結(jié)構(gòu),但結(jié)構(gòu)變得更復(fù)雜。
GraphiteOxide,氧化石墨。以天然石墨采用Hummersmethod法制備,多用一些有較強(qiáng)強(qiáng)氧化能力的氧化物,如濃硫酸,高錳酸鉀等制的。
GraphiteOxide(GO)有時也被稱為氧化石墨烯。氧化石墨烯可以還原成單層或是多層的石墨烯。
松散的氧化石墨分散在堿性溶液中形成類似石墨烯結(jié)構(gòu)的單原子厚度的片段。氧化石墨因?yàn)榫哂羞@個性質(zhì),所以具有用于工業(yè)化生產(chǎn)石墨烯的可能性,因此吸引了眾多科學(xué)家參與研究。但直到2010年為止,這條石墨烯制備路線仍存在大量結(jié)構(gòu)方面的問題。
氧化石墨較早是由牛津大學(xué)的化學(xué)家本杰明·C·布羅迪在1859年用氯酸鉀和濃硝酸混合溶液處理石墨的方法制得。
氧化石墨的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于合成它的方法。氧化石墨仍然保留石墨母體的片狀結(jié)構(gòu),但是兩層間的間距(約0.7nm)大約是石墨中層間距的兩倍。嚴(yán)格的說,"氧化"一詞是不正確的,只是由于歷史原因而保留下來了。在氧化石墨中,除了純粹引入氧原子的過氧鍵外,實(shí)驗(yàn)證實(shí),結(jié)構(gòu)中還存在其他種類官能團(tuán),比如羰基(=CO)、羥基(-OH)和酚羥基。氧化石墨層的厚度約為1.1±0.2nm。掃描隧道顯微鏡表明在氧化石墨中某些區(qū)域內(nèi),氧原子以0.27nm×0.41nm的晶格常數(shù)排列為矩形。在氧化石墨層的較邊緣均為羰基或羧基。
六工氧化石墨的合成方法:
六工石墨在2005年提出一種快速、有效的方法。將濃硫酸、硝酸鈉、高錳酸鉀混合后處理石墨來制備氧化石墨,這個方法至今仍被廣泛使用(至2009年為止)。[3]
較近濃硫酸與高錳酸鉀的混合溶液被用于切割碳納米管來產(chǎn)生少量的石墨烯納米帶,并且石墨烯納米帶的邊緣具有氧原子(=O)或者羥基(-OH)等基團(tuán)。
另一個方法由五倍子制得。五倍子的主要成分為單寧酸,屬水解類單寧,能溶于熱水,具有澀味,是和種無定形的復(fù)雜有機(jī)物。我國五倍子單寧酸是由五倍子酸、雙倍酸與葡萄糖結(jié)合以甙或酯的形式形成的復(fù)雜混合物。單寧酸經(jīng)加壓水解即生成沒食子酸和葡萄糖。水解時先生成以沒食子酸酯,再由雙沒食子酸酯水解成沒食子酸,水解溫度為133-135℃,壓力為0.18-0.2MPa。從升壓至0.18MPa開始反應(yīng)保持2h即達(dá)終點(diǎn)。與常壓水解比較,可節(jié)約硫酸和蒸汽,生產(chǎn)能力可提高25%。
六工氧化石墨的用途:
1、沒食子酸在制藥,墨水,染料,食品,輕工和有機(jī)合成等方面有許多用途。沒食子酸與三價鐵離子生成藍(lán)黑色沉淀,是藍(lán)黑墨水的原料;工業(yè)上也用于制革;還可做照相顯影劑。沒食子酸丙酯為抗氧劑,可用于食用油脂以防腐臭變質(zhì)。在醫(yī)藥上沒食子酸是止血收斂劑,也是溫和的局部刺激劑。
2、具有抗菌作用,可治療菌痢。具有收斂、止血、止瀉作用??捎米鞣栏瘎???芍苽浣剐詻]食子酸、藥物、墨水、媒介染料和防爆劑等。還用作顯影劑和檢測游離無機(jī)酸、二羥基丙酮、生物堿和金屬等的分析試劑。
3、可用作防腐劑,可制備媒介染料和防爆劑等。