一种基于还原的氧化石墨烯膜的滑动发电装置及其制备方法和应用

摘要

本发明提供了一种基于还原的氧化石墨烯膜的滑动发电装置及其制备方法和应用，所述制备方法的步骤如下：天然石墨粉在强氧化剂条件下生成氧化石墨，经超声制备氧化石墨烯，再经过抽滤、热压成膜的方式在基体上成膜，经过还原制备出还原的氧化石墨烯膜；进一步组装由海水、NaCl盐水滴在所述还原的氧化石墨烯膜表面制成的滑动发电装置。本发明充分利用石墨烯对外部刺激的敏感性、导电性和吸附性，通过海水、NaCl盐水滴于还原的氧化石墨烯膜表面滑动产生电压、电流信号。本发明的还原的氧化石墨烯膜稳定性好、成本低、电导率高、制备方法简单、改进空间大。本发明的滑动发电装置结构简易、可操作性好、性能优良。

主权项

一种基于还原的氧化石墨烯膜的滑动发电装置的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：（1）、量取H₂SO₄置于冰浴中，在搅拌条件下分别将石墨粉和NaNO₃加入到所述H₂SO₄中得到反应溶液；在保持冰浴的情况下，将KMnO₄在搅拌条件下逐量加入上述反应溶液中，体系温度不超过20℃，其中质量比为H₂SO₄：石墨粉：NaNO₃：KMnO₄=84~90：2~4：1~2：6~8；（2）、反应5~15min后，移除步骤（1）中的冰浴条件，将体系温度加热到30~40℃，保温30~60min；（3）、按照体积比去离子水：H₂SO₄=2~4：1~3将去离子水缓慢加入到步骤（2）中的反应溶液中，搅拌；（4）、按照体积比去离子水：H₂SO₄=2~4:1~3将50~70℃的去离子水加入到步骤（3）中的反应溶液中，然后再加入3~10wt%的H₂O₂溶液；（5）、将步骤（4）中的反应溶液离心，去掉上清液，沉淀物用30℃~75℃的温水冲洗；（6）、重复步骤（5）的操作，直到最后一次离心体系上清液PH=3‑4；（7）、将步骤（6）中的沉淀物用超声的方法分散到去离子水中得到分散液；将分散液离心，移除黑色残渣，保留均匀悬浮液；（8）、将所述均匀悬浮液抽滤，用热压成膜方法将滤膜压到基体上，5~20min后揭掉滤膜制得附着在基体上的氧化石墨烯膜；（9）、将所述附着在基体上的氧化石墨烯膜浸泡到0.05~1g/ml的HI的乙醇溶液中，反应10h；用乙醇冲洗，在N₂气流下吹干；（10）、将两根电源线的一端分别与所述还原的氧化石墨烯膜的上部分和下部分相接，另一端与电化学工作站相接；（11）、用电化学方法分别检测海水及浓度范围为0.1~6mol/L的NaCl盐水滴于石墨烯膜表面沿着电源线两电极夹的位置方向滑动所产生的电流和电压信号，进而组装成基于还原的氧化石墨烯膜的滑动发电装置。