相關(guān)申請的交叉引用本申請要求在韓國知識產(chǎn)權(quán)局于2014年12月12日提交的韓國專利申請no.10-2014-0179764的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，該申請的公開內(nèi)容通過引用全部并入本文中。本發(fā)明涉及一種部分氧化石墨烯及其制備方法。
背景技術(shù)：
：石墨烯是半金屬物質(zhì)，其中，碳原子通過二維sp2鍵合形成以六邊形形狀連接的排布，同時具有相當(dāng)于碳原子層的厚度。近來，已經(jīng)報道對具有一個碳原子層的石墨烯薄片的性能進(jìn)行評價，結(jié)果，石墨烯薄片可以表現(xiàn)出約50,000cm2/vs以上的電子遷移率的非常優(yōu)異的電導(dǎo)率。另外，石墨烯具有結(jié)構(gòu)和化學(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)異的熱導(dǎo)率的特性。此外，石墨烯僅由相對較輕的元素碳組成，因此，容易加工成一維或二維納米圖案。由于這種電學(xué)、結(jié)構(gòu)、化學(xué)和經(jīng)濟(jì)特性，石墨烯有望在將來取代硅基半導(dǎo)體技術(shù)和透明電極，特別地，由于優(yōu)異的機(jī)械性能而能夠應(yīng)用于柔性電子器件領(lǐng)域。由于石墨烯的許多優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)異性能，已經(jīng)提出或研究能夠由碳基材料(如石墨)更有效地大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的多種方法。特別地，已經(jīng)以各種方式研究了能夠容易地制備具有較少的缺陷產(chǎn)生并且具有更小的厚度和較大的面積的石墨烯薄片或片狀物的方法，使得更顯著地表現(xiàn)石墨烯的優(yōu)異性能。這種現(xiàn)有的石墨烯的制備方法包括：首先，已知通過物理方法，如使用膠帶，從石墨中剝離石墨烯薄片的方法。然而，這種方法不適合大規(guī)模生產(chǎn)，并且具有非常低的剝離產(chǎn)率。已知另一方法，其中，石墨通過化學(xué)方法如氧化而剝離，或者將酸、堿、金屬等插入石墨碳層之間來得到由插層化合物剝離的石墨烯或其氧化物。然而，前者的方法在通過使石墨氧化來進(jìn)行剝離并將由此得到的氧化石墨烯再還原來得到石墨烯的過程中，會在最終制得的石墨烯中產(chǎn)生許多缺陷。這會不利地影響最終制得的石墨烯的性能。此外，后者的方法還需要進(jìn)一步的處理，如使用和處理插層化合物，因此，整個過程復(fù)雜，產(chǎn)率不足，并且該方法的經(jīng)濟(jì)性會較差。此外，以這種方法不容易得到具有較大面積的石墨烯薄片或片狀物。由于這些方法的問題，近來，應(yīng)用最多的方法是：在將石墨等分散在液體中的狀態(tài)下，通過使用超聲波輻射、球磨等的研磨方法，通過剝離石墨中含有的碳層來制備石墨烯。然而，這些方法也存在問題：難以得到具有足夠小的厚度和較大的面積的石墨烯，在剝離過程中在石墨烯中產(chǎn)生許多缺陷，或者剝離產(chǎn)率不足等。因此，不斷需要能夠以更高的產(chǎn)率容易地制備具有更小的厚度和較大的面積的石墨烯薄片或片狀物的制備方法。技術(shù)實現(xiàn)要素：技術(shù)問題為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯的制備方法，該制備方法通過利用高壓均質(zhì)化，能夠以優(yōu)異的效率制備尺寸均勻的石墨烯。技術(shù)方案為了實現(xiàn)這些目的，本發(fā)明提供一種滿足下面的條件的部分氧化石墨烯：氧/碳(o/c)原子比率為5至20％，平均尺寸(橫向尺寸)為100nm至20μm，并且厚度為0.34nm至30nm。本發(fā)明還提供一種部分氧化石墨烯的制備方法，該制備方法包括使包含部分氧化石墨的進(jìn)料溶液通過高壓均質(zhì)器的步驟，所述高壓均質(zhì)器包括入口、出口以及連接在所述入口和所述出口之間并且具有微米級直徑的微通道，其中，所述部分氧化石墨烯的氧/碳(o/c)原子比率為5至20％。本文中所使用的術(shù)語“石墨(graphite)”是也稱為黑鉛(blacklead)或石墨(plumbago)的物質(zhì)，是屬于具有諸如石英的晶體結(jié)構(gòu)的六方晶系的礦物，具有黑色和金屬光澤。石墨具有層狀平面結(jié)構(gòu)，單層石墨稱為“石墨烯”，也就是在本發(fā)明中試圖制備的物質(zhì)，因此，石墨是制備石墨烯的主要原料。為了從石墨中剝離石墨烯，必須施加能夠克服堆疊的石墨烯之間的π-π相互作用的能量。在本發(fā)明中，如后面所描述的，使用高壓均質(zhì)化方法。所述高壓均質(zhì)化方法可以對石墨施加強(qiáng)剪切力，因此石墨烯的剝離效率優(yōu)異，但是，如果用于高壓均質(zhì)化的進(jìn)料溶液中的石墨不充分地分散，則存在剝離效率降低的問題。另一方面，為了提高高壓均質(zhì)化的剝離效率，希望石墨的層間距比原始石墨的層間距更寬。如在常規(guī)的hummer方法中，已知的方法是：用強(qiáng)酸使石墨氧化，從而將大量的氧官能團(tuán)如羥基、環(huán)氧化物或羧酸引入到基面和邊緣，并且削弱石墨烯層之間的吸引力，從而剝離石墨烯。然而，在通過上述方法制備的氧化石墨烯的情況下，由于石墨烯的固有特性如較高的電導(dǎo)率幾乎消失，因此，額外需要在后續(xù)處理中對石墨烯進(jìn)行熱或化學(xué)還原的步驟，從而在石墨烯的制備和應(yīng)用中表現(xiàn)出局限性。因此，在本發(fā)明中，使用部分氧化石墨代替上述氧化石墨。如本文中所使用，術(shù)語“部分氧化石墨”指氧/碳(o/c)原子比率為5至20％的石墨，并且不同于在hummer方法中通過用強(qiáng)酸使石墨氧化而制得的氧/碳(o/c)原子比率為25至50％的氧化石墨。在本發(fā)明中使用部分氧化石墨代替氧化石墨的原因如下。首先，與從氧化石墨中剝離的石墨烯相比，從部分氧化石墨中剝離的石墨烯能夠在很大程度上保持石墨烯的固有特性如較高的電導(dǎo)率。因此，具有的優(yōu)點(diǎn)是，不需要在石墨烯的剝離之后的還原步驟。另外，由于引入到部分氧化石墨中的氧官能團(tuán)，因而層間吸引力較弱，與原始石墨相比，有利于通過高壓均質(zhì)化進(jìn)行石墨烯的剝離，并且具有在剝離過程中缺陷的產(chǎn)生大大降低的優(yōu)點(diǎn)。此外，如后面描述的，通過控制部分氧化石墨的氧化條件，可以容易地調(diào)節(jié)氧化程度。另外，由于從部分氧化石墨中剝離的石墨烯也是部分氧化的，因此，剝離的石墨烯的氧官能團(tuán)在石墨烯之間形成排斥力，使得在各種有機(jī)溶劑中的分散性優(yōu)異，并且在石墨烯的應(yīng)用過程中可以不使用分散劑。例如，在常規(guī)的石墨烯分散液中，必須使用分散劑(例如，聚乙烯吡咯烷酮)。在由這種分散液制備的石墨烯薄膜中，分散劑與石墨烯產(chǎn)生接觸電阻，從而提高薄層電阻。在本發(fā)明中，可以在不使用這種分散劑的情況下制備穩(wěn)定的石墨烯分散液。下文中，將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。部分氧化石墨根據(jù)本發(fā)明的部分氧化石墨是制備部分氧化石墨烯的原料，并且氧/碳(o/c)原子比率為5至20％。氧/碳原子比率可以利用燃燒法通過元素分析來測定，或可以通過xps(x射線光電子能譜)分析來測定。部分氧化石墨可以通過用選自硝酸和硫酸的至少一種酸溶液使原始石墨氧化來制備。優(yōu)選地，所述酸溶液是硝酸和硫酸的混合溶液，優(yōu)選地，硝酸和硫酸以4:1至1:4的體積比(硝酸:硫酸)混合。對于所述酸溶液，與常規(guī)的hummer方法相比，可以在溫和的氧化條件下將氧/碳原子比率控制在上述范圍內(nèi)。通過氧化將氧官能團(tuán)引入到石墨中，由此，石墨的層間吸引力變?nèi)?，因此層間距變寬。另外，石墨的氧化程度受氧化溫度和氧化時間的影響。氧化溫度越高并且氧化時間越長，石墨的氧化程度越高。在本發(fā)明中，為了將氧/碳原子比例調(diào)節(jié)在上述范圍內(nèi)，氧化溫度優(yōu)選為60至110℃。此外，氧化時間優(yōu)選為2至30小時。氧化反應(yīng)結(jié)束后，還可以包括回收和干燥部分氧化石墨的步驟。所述回收步驟可以通過離心、真空過濾或加壓過濾來進(jìn)行。此外，所述干燥步驟可以通過在約30至200℃的溫度下真空干燥來進(jìn)行。進(jìn)料溶液本文中所使用的術(shù)語“進(jìn)料溶液”指含有部分氧化石墨的溶液，是被引入到下面描述的高壓均質(zhì)器中的溶液。進(jìn)料溶液中部分氧化石墨的濃度優(yōu)選為0.05至100mg/ml。當(dāng)所述濃度小于0.05mg/ml時，濃度太低，因此石墨烯的剝離效率降低。當(dāng)所述濃度超過100mg/ml時，濃度太高，這會引起諸如阻塞高壓均質(zhì)器的流動通道的問題。作為進(jìn)料溶液的溶劑，可以使用選自水、nmp(n-甲基-2-吡咯烷酮)、丙酮、dmf(n,n-二甲基甲酰胺)、dmso(二甲基亞砜)、chp(環(huán)己基-吡咯烷酮)、n12p(n-十二烷基-吡咯烷酮)、苯甲酸芐酯、n8p(n-辛基-吡咯烷酮)、dmeu(二甲基-咪唑烷酮)、環(huán)己酮、dma(二甲基乙酰胺)、nmf(n-甲基甲酰胺)、溴苯、氯仿、氯苯、芐腈、喹啉、二芐醚、乙醇、異丙醇、甲醇、丁醇、2-乙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、2-甲氧基丙醇、thf(四氫呋喃)、乙二醇、吡啶、n-乙烯基吡咯烷酮、甲基乙基酮(丁酮)、α-萜品醇、甲酸、乙酸乙酯和丙烯腈中的一種或多種，并且可以優(yōu)選使用水。如上面所描述的，由于通過引入到部分氧化石墨中的氧官能團(tuán)形成石墨烯之間的排斥力，因此進(jìn)料溶液中的分散度優(yōu)異。因此，可以充分地利用用于高壓均質(zhì)器的進(jìn)料溶液，特別是在不使用分散劑的情況下。高壓均質(zhì)化這是對進(jìn)料溶液進(jìn)行高壓均質(zhì)化從而由進(jìn)料溶液中的膨脹石墨剝離石墨烯的步驟。術(shù)語“高壓均質(zhì)化”指對具有微米級直徑的微通道施加較高的壓力，并且對通過所述微通道的物質(zhì)施加強(qiáng)剪切力。通常，使用高壓均質(zhì)器來進(jìn)行高壓均質(zhì)化，所述高壓均質(zhì)器包括入口、出口以及連接在所述入口和所述出口之間并且具有微米級直徑的微通道。如上面所描述，由于引入到部分氧化石墨中的氧官能團(tuán)，因而層間吸引力較弱，與原始石墨相比，有利于通過高壓均質(zhì)化剝離石墨烯。此外，由于層間吸引力較弱并且石墨烯層在剝離過程中不破裂，因此，可以進(jìn)行較大尺寸的石墨烯的剝離。微通道的直徑優(yōu)選為50至300μm。此外，優(yōu)選地，進(jìn)料溶液被引入到施加500至3000巴的壓力下的高壓均質(zhì)器的入口并通過微通道。此外，可以將已經(jīng)通過微通道的進(jìn)料溶液再引入到高壓均質(zhì)器的入口，由此，石墨烯可以又被剝離。所述再引入可以重復(fù)兩次至十次。再引入可以通過重復(fù)使用所使用的高壓均質(zhì)器或者通過使用多個高壓均質(zhì)器來進(jìn)行。此外，所述再引入可以通過各個步驟單獨(dú)進(jìn)行，或者連續(xù)進(jìn)行。同時，所述制備方法還可以包括從在出口中回收的石墨烯的分散液中回收和干燥石墨烯的步驟。所述回收可以通過離心、真空過濾或加壓過濾來進(jìn)行。此外，所述干燥可以通過在約30至200℃的溫度下真空干燥來進(jìn)行。部分氧化石墨烯根據(jù)本發(fā)明制備的部分氧化石墨烯的氧/碳(o/c)原子比率為5至20％，這相當(dāng)于所使用的部分氧化石墨的氧/碳原子比率。與部分氧化石墨相同，部分氧化石墨烯的氧/碳原子比率可以利用燃燒法通過元素分析來測定，或可以通過xps(x射線光電子能譜)分析來測定。由于部分氧化石墨烯的氧官能團(tuán)在石墨烯之間形成排斥力，因此，所述部分氧化石墨烯在各種有機(jī)溶劑中具有優(yōu)異的分散性。因此，具有的優(yōu)點(diǎn)是，在石墨烯應(yīng)用的過程中可以不使用分散劑。另外，根據(jù)本發(fā)明制備的部分氧化石墨烯的特征在于，拉曼光譜中的d/g的比例為0.12至0.5。通常，拉曼光譜中的d/g的比例是無定形碳的測量結(jié)果，它表示sp3/sp2碳比率。因此，d/g比例的值越大，原始石墨烯的sp2碳轉(zhuǎn)變?yōu)閟p3碳的程度越高，這表示原始石墨烯的固有特性劣化。在通過hummer方法制備的氧化石墨烯的情況下，d/g比例約為1并且不具有石墨烯的固有性能如較高的電導(dǎo)率。另一方面，本發(fā)明的部分氧化石墨烯表現(xiàn)出比上述氧化石墨烯顯著更低的d/g值，因此，在很大程度上保持石墨烯的固有特性。另外，根據(jù)本發(fā)明制備的部分氧化石墨烯的橫向尺寸為100nm至20μm。此處，部分氧化石墨烯的“橫向尺寸”可以定義為當(dāng)在最寬區(qū)域的平面上觀察部分氧化石墨烯的各個粒子時，在各個粒子的平面上連接任意兩個點(diǎn)的直線距離的最長距離。如上面所描述，部分氧化石墨具有較弱的層間吸引力，因此，不會因為石墨烯層被剝離而破裂，使得可以進(jìn)行如上所述的較大面積的石墨烯的剝離。另外，根據(jù)本發(fā)明制備的部分氧化石墨烯的特征在于，厚度為0.34nm至30nm。部分氧化石墨烯的厚度指石墨烯層的數(shù)量。在本發(fā)明中，由于石墨烯的剝離效率高，因此，可以制備具有約90層的呈單層的石墨烯。由此制備的部分氧化石墨烯可以重新分散在各種溶劑中并且用于各種目的。特別地，氧官能團(tuán)在部分氧化石墨烯之間形成排斥力，并且在各種有機(jī)溶劑中具有優(yōu)異的分散性，使得在各種應(yīng)用中可以不使用分散劑。因此，可以避免由于使用分散劑而導(dǎo)致的石墨烯特性的降低，例如，石墨烯薄膜中的薄層電阻的提高。石墨烯的應(yīng)用可以包括常規(guī)的石墨烯的諸如導(dǎo)電膠組合物、導(dǎo)電油墨組合物、用于形成散熱基板的組合物、導(dǎo)電復(fù)合材料、用于emi屏蔽的復(fù)合材料以及用于電池的導(dǎo)電材料或漿料等的應(yīng)用和用途。有益效果根據(jù)本發(fā)明的部分氧化石墨烯及其制備方法具有的特征在于，通過對部分氧化石墨進(jìn)行高壓均質(zhì)化，剝離效率優(yōu)異，即使在剝離后不采用還原步驟也保持石墨烯的固有特性，石墨烯在有機(jī)溶劑中的分散性優(yōu)異，因此，本發(fā)明可以應(yīng)用于多種領(lǐng)域。附圖說明圖1示出了在本發(fā)明的實施例中使用的原料bnb90(圖1(a)和(b))以及制得的pogf-75-20(圖1(c)和(d))、pogf90-16(圖1(e)和(d))和pogf95-3(圖1(g)和(h))的xrd光譜的測量結(jié)果；圖2示出了在本發(fā)明的實施例中使用的原料bnb90(圖2(a)和(b))以及制得的gf-75-20(圖2(c)和(d))和pogf-95-3(圖2(e)和(f))的sem圖像；圖3示出了在本發(fā)明的比較例和實施例中制備的g-10(圖3(a)和(b))、pogf-75-20-10(圖3(c)和(d))、pogf-85-20-10(圖3(e)和(f))、pogf-95-20-10(圖3(g)和(h))和pogf-95-3-10(圖3(i)和(j))的sem圖像；圖4示出了在本發(fā)明的實施例中制備的pogf-75-20-10(圖4(a)和(b))、pogf-85-20-10(圖4(c)和(d))、pogf-95-20-10(圖4(e)和(f))和pogf-95-3-10(圖4(g)和(h))的tem圖像；圖5示出了在本發(fā)明的實施例中制備的pogf-75-20-10的afm測量結(jié)果；圖6示出了在本發(fā)明的比較例和實施例中制備的g-10(圖6(a))和pogf-75-20-10(圖6(b))的xps測量結(jié)果，此外，圖6(c)是示出各個碳和氧的原子比率的表格；圖7示出了在本發(fā)明的實施例中制備的pogf-75-20-10(圖7(a))、pogf-85-20-10(圖7(b))、pogf-95-20-10(圖7(c))和pogf-95-3-10(圖7(d))的拉曼光譜的測量結(jié)果；圖8示出了在本發(fā)明的比較例和實施例中制備的pogf-75-20-1(圖8(a)和圖8(b))、pogf-75-20-3(圖8(c)和圖8(d))、pogf-75-20-5(圖8(e)和圖8(f))、pogf-75-20-7(圖8(g)和圖8(h))、pogf-75-20-10(圖8(i)和圖8(j))和g-10(圖8(k)和圖8(l))的sem圖像；圖9示出了在本發(fā)明的實施例和比較例中制備的pogf-75-20-1、pogf-75-20-3、pogf-75-20-5、pogf-75-20-7、pogf-75-20-10、gp-1、gp-3、gp-5、gp-7和gp-10的石墨烯橫向尺寸的分析結(jié)果；圖10示出了目測觀察在本發(fā)明的實施例中制備的pogf-85-20-10(圖10(a))、pogf-95-20-10(圖10(b))和pogf-95-3-10(圖10(c))在各種溶劑中的再分散程度的結(jié)果。具體實施方式下文中，提供優(yōu)選實施例以幫助理解本發(fā)明。然而，提供下面的實施例僅用于說明的目的，本發(fā)明的范圍不限于此。實施例步驟1將2.5g的原始石墨(bnb90)加入到262.5ml的冰冷卻過的硫酸和硝酸(硫酸與硝酸的體積比＝3:1)的混合溶液中，并以約500rpm攪拌。將它們在油浴中以下面的表1中所示的溫度和時間反應(yīng)，從而使原始石墨部分氧化。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)混合物冷卻至室溫，并緩慢地加入到1l的冰冷卻過的蒸餾水中。將用蒸餾水稀釋后的反應(yīng)溶液在真空下過濾以回收部分氧化石墨，并在100℃的烘箱中干燥過夜。將根據(jù)反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間制備的部分氧化石墨命名為“pogf-(反應(yīng)溫度)-(反應(yīng)時間)”，如下面的表1中所示。[表1]實施例反應(yīng)溫度反應(yīng)時間pogf-75-2075℃20小時pogf-85-2085℃20小時pogf-90-1690℃16小時pogf-95-2095℃20小時pogf-95-395℃3小時步驟2將在步驟1中制得的各個部分氧化石墨分散在500ml的蒸餾水中，制備濃度為5mg/ml的部分氧化石墨進(jìn)料溶液。將進(jìn)料溶液供應(yīng)至高壓均質(zhì)器的入口。高壓均質(zhì)器具有如下結(jié)構(gòu)，包括：原料的入口、剝離產(chǎn)物的出口以及連接在入口和出口之間并且具有微米級直徑的微通道。將進(jìn)料溶液引入到入口，同時施加1,600巴的高壓，在通過直徑為75μm的微通道時施加較高的剪切力。從出口取得一定量的樣品，將除去上述樣品之外的剩余物再引入到高壓均質(zhì)器的入口，并重復(fù)進(jìn)行高壓均質(zhì)化處理。重復(fù)該過程，將從出口取得的樣品命名為“pogf-(反應(yīng)溫度)-(反應(yīng)時間)-(通過高壓均質(zhì)器的次數(shù))”。例如，當(dāng)用pogf-75-20重復(fù)五次高壓均質(zhì)化處理時，將從出口取得的樣品命名為“pogf-75-20-5”。比較例將原始石墨(bnb90)分散在500ml的蒸餾水中來制備濃度為5mg/ml的石墨進(jìn)料溶液。以與上述實施例的步驟2相同的方式對所述進(jìn)料溶液進(jìn)行高壓均質(zhì)化處理，將各個樣品命名為“g-(通過高壓均質(zhì)器的次數(shù))”。將原始石墨(bnb90)分散在500ml的包含0.5g的pvp(聚乙烯吡咯烷酮，重均分子量：58k)的蒸餾水中來制備濃度為5mg/ml的石墨進(jìn)料溶液。以與上述實施例的步驟2相同的方式對所述進(jìn)料溶液進(jìn)行高壓均質(zhì)化，將各個樣品命名為“gp-(通過高壓均化器的次數(shù))”。試驗實施例1測量在實施例的步驟1中使用的原料bnb90以及制得的pogf-75-20、pogf90-16和pogf95-3的xrd圖譜，結(jié)果示于圖1中。原始石墨在硫酸和硝酸的混合溶液中被部分氧化，并且石墨的基面和邊緣被部分氧化，從而將氧官能團(tuán)引入到石墨中。結(jié)果，如圖1中所示，由于引入的氧官能團(tuán)或酸離子插層等，在bnb90的初始峰位置(26.35°)處在較低的角度處觀察到峰位移，并且也觀察到fwhm變寬。此外，隨著反應(yīng)溫度從75℃(圖1(c)和圖1(d))升高至90℃(圖1(e)和圖1(f))，部分氧化的程度提高，從而也發(fā)生更多的峰位移。當(dāng)反應(yīng)時間從20小時(圖1(e)和圖1(f))縮短至3小時(圖1(g)和圖1(h))時，部分氧化的程度降低，從而發(fā)生較少的峰位移。因此，從上述結(jié)果可以證實，通過部分氧化引入氧官能團(tuán)，可以提高石墨的薄片間距，從而降低石墨薄片之間的吸引力。試驗實施例2觀察在實施例的步驟1中使用的原料bnb90以及制得的gf-75-20和pogf-95-3的sem圖像，結(jié)果示于圖2中。如圖2中所示，與bnb90(圖2(a)和圖2(b))相比，部分氧化石墨(圖2(c)至圖2(f))表現(xiàn)出稍微膨脹的狀態(tài)。因此，可以證實，與試驗實施例1的結(jié)果類似，部分氧化石墨的薄片間距變寬。試驗實施例3將在比較例和實施例中制得的g-10、pogf-75-20-10、pogf-85-20-10、pogf-95-20-10和pogf-95-3-10分別滴涂在si晶片上并干燥，然后觀察它們的sem圖像。結(jié)果示于圖3中。如圖3(a)和圖3(b)中所示，當(dāng)在沒有分散劑的情況下將原始石墨進(jìn)行高壓均質(zhì)化時，由于較少剝離的石墨大塊，因此觀察到表面粗糙度較高。另一方面，如圖3(c)至圖3(j)中所示，部分氧化石墨的薄片之間的吸引力降低，使得有利于由于高壓均質(zhì)化而剝離，并且使較少剝離的石墨大塊減少，因此觀察到表面粗糙度較低。在g-10的情況下，由于在剝離的石墨烯的表面上不存在氧官能團(tuán)，因此觀察到再聚集現(xiàn)象，但是在使用部分氧化石墨的情況下，由于由氧官能團(tuán)引起的排斥力，因而保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)而沒有再聚集。試驗實施例4將在實施例中制得的pogf-75-20-10、pogf-85-20-10、pogf-95-20-10和pogf-95-3-10分別稀釋10倍，然后滴涂在lacey碳temcu網(wǎng)上，接著干燥，并觀察它們的tem圖像。結(jié)果示于圖4中。如圖4中所示，可以證實，通過對部分氧化石墨進(jìn)行高壓均質(zhì)化，制得具有數(shù)層厚度的石墨烯。試驗實施例5將在上述實施例中制得的pogf-75-20-10稀釋5倍，進(jìn)行氧等離子體處理，接著在si晶片上旋轉(zhuǎn)涂布，并測量afm。結(jié)果示于圖5中。在圖5中所示的位置1、2和3處測量的石墨烯的厚度分別為6.052nm、5.260nm和4.363nm。由此，石墨烯的總厚度預(yù)計為約5至10nm。試驗實施例6分析在上述實施例中制得的pogf-75-20-10、pogf-85-20-10、pogf-95-20-10和pogf-95-3-10的各種元素的含量，結(jié)果示于下面的表2中。[表2]如表2中所示，可以證實，隨著反應(yīng)溫度的升高，氧化程度(o/c原子比率)從8.50％至12.57％，提高約1.5倍。也可以證實，在相同的反應(yīng)溫度(95℃)下，隨著反應(yīng)時間的增加，氧化程度從8.27％提高至12.57％。從上述結(jié)果可以證實，通過控制部分氧化的反應(yīng)條件可以容易地控制氧化程度。試驗實施例7由在比較例和實施例中制得的g-10和pogf-75-20-10的xps分析，分析產(chǎn)生的氧官能團(tuán)的類型和它們的氧化程度。結(jié)果示于圖6中。如圖6中所示，可以證實，主要形成的氧官能團(tuán)是環(huán)氧化物和羧基。此外，與試驗實施例6相同，可以證實，通過部分氧化制備的碳原子((c2+c3)/c1)的比率表現(xiàn)出比g-10高約六倍，結(jié)果，由于部分氧化而有效地引入氧官能團(tuán)。試驗實施例8對在比較例和實施例中制得的g-10、pogf-75-20-10、pogf-85-20-10、pogf-95-20-10和pogf-95-3-10進(jìn)行xps定量元素分析，結(jié)果示于下面的表3中。[表3]g-10pogf-75-20-10pogf-85-20-10pogf-95-20-10pogf-95-3-10c原子％98.189.990.589.291.2o原子％1.910.19.510.88.8o/c原子比率1.94％11.23％10.50％12.11％9.65％如表3中所示，隨著氧化反應(yīng)溫度的升高，g-10的氧/碳原子比率從1.94％至12.11％，提高約5.4至6.2倍。此外，當(dāng)氧化反應(yīng)時間降低時，氧/碳原子比率從12.11％降低至9.65％。因此，可以證實，與試驗實施例6的元素分析結(jié)果相同，可以根據(jù)氧化反應(yīng)條件來控制氧化程度。試驗實施例9測量在比較例和實施例中制得的g-10、pogf-75-20-10、pogf-85-20-10、pogf-95-20-10和pogf-95-3-10的拉曼光譜，結(jié)果示于圖7中。由此計算的d/g比例示于下面的表4中。[表4]d/g比例g-100.107pogf-75-20-100.155pogf-85-20-100.253pogf-95-20-100.285pogf-95-3-100.262在通過常規(guī)已知的hummer方法制備的氧化石墨中，產(chǎn)生許多缺陷，使得拉曼光譜中的d/g的比例接近約1.0，這種氧化石墨引起電導(dǎo)率的損失。然而，如表4中所示，可以證實，與氧化石墨相比，當(dāng)在較高的壓力下使部分氧化石墨均質(zhì)化時，其表現(xiàn)出非常低的d/g比例，因此缺陷的發(fā)生較低。此外，與后面將要描述的試驗實施例12相同，用這種石墨烯制備的薄膜引起電導(dǎo)率較高。試驗實施例10將在實施例中和比較例中制得的pogf-75-20-1、pogf-75-20-3、pogf-75-20-5、pogf-75-20-7、pogf-75-20-10和g-10分別滴涂在si晶片上并干燥，觀察sem圖像。結(jié)果示于圖8中。如圖8中所示，當(dāng)通過高壓均質(zhì)化剝離部分氧化石墨時，可以證實，與g-10相比，即使當(dāng)進(jìn)行一次高壓均質(zhì)化時，也表現(xiàn)出優(yōu)異的剝離效果。試驗實施例11分析在實施例和比較例中制得的各個pogf-75-20-1、pogf-75-20-3、pogf-75-20-5、pogf-75-20-7、pogf-75-20-10、gp-1、gp-3、gp-5、gp-7和gp-10的石墨烯粒子尺寸(橫向尺寸)，結(jié)果示于圖9中。如圖9中所示，當(dāng)對原始石墨進(jìn)行一次高壓均質(zhì)化時，表現(xiàn)出雙峰粒子分布。也就是說，由于原始石墨的層間吸引力較高，石墨烯層在部分破裂的同時被剝離，從而不能發(fā)生均勻的剝離。另一方面，當(dāng)對部分氧化石墨進(jìn)行一次高壓均質(zhì)化時，沒有觀察到這種現(xiàn)象。這是因為部分氧化石墨的層間吸引力變小，因此石墨烯層被剝離而沒有部分破裂。此外，當(dāng)對進(jìn)行10次高壓均質(zhì)化之后的石墨烯的平均粒子尺寸(橫向尺寸)進(jìn)行比較時，可以證實，pogf-75-20-10(5.84μm)顯著大于gp-10(1.89μm)。從上述結(jié)果可以證實，當(dāng)對部分氧化石墨進(jìn)行高壓均質(zhì)化時，可以剝離較大面積的石墨烯。試驗實施例12將在實施例和比較例中制得的各個pogf-75-20-10、pogf-85-20-10、pogf-95-20-10、pogf-95-3-10和gp-10稀釋，使得石墨烯濃度為0.2mg/ml，通過aao膜(200nm孔，直徑為4.5cm)將31.5ml的稀釋液真空過濾，并在55℃下干燥2天。使用4點(diǎn)探針測量aao膜的薄層電阻，結(jié)果示于下面的表5中。[表5]rs(ω/□)s.d.pogf-75-20-108.9660.083pogf-85-20-1012.4240.962pogf-95-20-1032.9852.143pogf-95-3-1010.4580.226gp-1034.5572.305通常，通過hummer方法制備的過氧化產(chǎn)物氧化石墨烯表現(xiàn)出絕緣體的特性，因此，需要額外的熱或化學(xué)還原處理以賦予導(dǎo)電性。然而，如本發(fā)明中從部分氧化石墨中剝離的石墨烯可以保持相當(dāng)大部分的導(dǎo)電性，并且如上面的表5中所示，根據(jù)氧化程度而有所差異，但是表現(xiàn)出普遍較低的薄層電阻。另外，在gp-10的情況下，為了制備穩(wěn)定的分散液，必須使用分散劑。分散劑引起石墨烯之間的接觸電阻，從而提高石墨烯薄膜的薄層電阻。這可以從上面的表5中所示的gp-10證實。另一方面，如本發(fā)明中所示，從部分氧化石墨中剝離的石墨烯可以在不使用分散劑的情況下制備穩(wěn)定的分散液，因此，不發(fā)生分散劑的接觸電阻的問題，從而表現(xiàn)出如上面的表5中所示的較低的薄層電阻。試驗實施例13將在實施例中制得的各個pogf-85-20-10、pogf-95-20-10和pogf-95-3-10在真空下過濾以回收石墨烯，并在55℃下干燥2天。將1.0g的各個干燥后的石墨烯加入到3ml的表6中所示的溶劑中，接著浴超聲處理1小時，并用肉眼觀察再分散程度。通過在浴超聲處理后未分散在底部的石墨烯的殘留量來確定肉眼判斷的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果示于圖10和下面的表6中。[表6]如圖10和表6中所示，可以證實，在各種極性有機(jī)溶劑中的分散性隨著氧化程度而提高。特別地，在極性有機(jī)溶劑如水、nmp、dmf和dmso中的分散性優(yōu)異。在pogf-95-20-10的情況下，即使在乙醇、ipa、丙酮和thf中，分散性也優(yōu)異。從上述結(jié)果可以證實，可以通過控制石墨烯的溶劑分散性來調(diào)節(jié)氧化程度。當(dāng)前第1頁12