(57)【要約】【課題】酸化グラフェンフレーク、平面、シートまたはプレートレットのサイズが５μｍより大きい、水溶液中の酸化グラフェンの分散液を製造するための新規な方法を本明細書に記載する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理されたＧＯの分散液を水溶液中で穏やかに超音波処理することを含む、酸化グラフェン（ＧＯ）を製造するための方法であって、処理されたＧＯは粗ＧＯ固体を希酸溶液で洗浄し、続いて水で洗浄し、次いで処理されたＧＯを水溶液中に分散させる前に濾過することによって処理されたＧＯを単離することを含む方法によって処理されている、方法。
【請求項２】
希酸溶液は、約０．０１Ｎ〜約０．５Ｎの間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
希酸溶液は、強酸を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
希酸溶液は、塩酸を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
粗ＧＯ固体は、約１００ｍｇ〜約１００ｇの重量を有する、請求項１、２、３、または、４に記載の方法。
【請求項６】
希酸溶液は、約２５０ｍＬ〜約１０００ｍＬの体積を有する、請求項１、２、３、４、または、５に記載の方法。
【請求項７】
水溶液は、脱イオン水である、請求項１、２、３、４、５、または、６に記載の方法。
【請求項８】
前記分散液は、約０．００１ワット／ｇ〜約０．１００ワット／ｇの出力で穏やかに超音波処理される、請求項１、２、３、４、５、６、または、７に記載の方法。
【請求項９】
分散液は、約１分〜約１００時間穏やかに超音波処理される、請求項１、２、３、４、５、６、または、８に記載の方法。
【請求項１０】
分散液は、氷水浴中で穏やかに超音波処理される、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、または、９に記載の方法。
【請求項１１】
分散液は、約１０００ｒｐｍ〜約５０００ｒｐｍの速度で遠心分離されることをさらに含む、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、または、１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記分散液は、約１０分間〜約６０分間遠心分離される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
希酸溶液で洗浄した後、水溶液に分散させる前に、ＧＯは、水で２回洗浄される、請求項１、２、３、４、５、または、６に記載の方法。
【請求項１４】
溶液中に分散された酸化グラフェンは、約５μｍより大きい平均サイズを有する、請求項１に記載の酸化グラフェン分散液。
【請求項１５】
溶液中に分散された酸化グラフェンは、約５０μｍの平均サイズを有する、請求項１４に記載の酸化グラフェン分散液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本出願は２０１７年１０月３１日に出願された米国仮出願第６２／５７９，７７３号の利益を主張し、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（技術分野）
本開示は、酸化グラフェンシートを剥離および／または剥離するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
奇跡の材料であるグラフェンは、炭素原子の１原子厚の平面シートの構造を有する。カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、フラーレンまたはグラファイトのような他のナノカーボン材料に比べると、かなり短い研究期間にもかかわらず、グラフェンはその優れた熱伝導率および電子移動度および柔軟性のような特異な利点のために、高い評価を得ている。
【０００４】
酸化グラフェン、すなわちＧＯはグラフェンの酸化バージョンであり、酸化を介して容易に入手可能なグラファイトから生成される。酸化グラフェンは水中に分散可能であり、その表面上の酸素原子の豊富さのために、種々の官能基で容易に増強され得る。多様な官能化は酸化グラフェンの特性の操作を可能にし、それを、多様な産業への適用を伴う膜、フィルムおよびコーティングのための興味深い基質にする。酸化グラフェンを製造するための多くの公表された方法がある。しかしながら、既知の方法は、所与の用途のための酸化グラフェンの所望のサイズのプレートレット、フレーク、シートまたは平面を提供しないことがある。従って、様々なサイズの剥離された酸化グラフェンを製造するための簡単な方法が必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、より大きなサイズのグラフェンのプレートレット（ｐｌａｔｅｌｅｔ）、フレーク、シートまたは平面を提供するために、酸化グラフェンを剥離するための方法に関する。
【０００６】
いくつかの実施形態は、酸化グラフェンを製造するための方法を含む。いくつかの実施形態では、本方法は、粗酸化グラフェン固体を希酸性溶液で洗浄すること、固体を水溶液に再分散させること、および／または再分散された混合物を穏やかに超音波処理することを含むことができる。
【０００７】
いくつかの実施形態は、処理されたＧＯの分散液を水溶液中で任意選択で穏やかに超音波処理することを含む、酸化グラフェン（ＧＯ）を製造するための方法を含み、処理されたＧＯは、粗ＧＯ固体を希酸溶液および水で洗浄し、次いで処理されたＧＯを水溶液中に分散させる前に濾過することによって処理されたＧＯを単離することを含む方法によって処理されている。
【０００８】
これらおよび他の実施形態は、以下により詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、グラフェンプレートレットの寸法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
新興のグラフェン材料は、異常に高い機械的強度とナノメートルスケールの厚さを持つ２次元シート状構造のような多くの魅力的な特性を持っている。グラファイトの剥離・酸化形態であるグラフェンオキシド（ＧＯ）は、低コストで大量生産することができる。ＧＯは、酸化度が高いため、透水性が高く、アミンやアルコールなどの官能基を多く含むことで修飾され、様々な膜構造を形成することができる点でも汎用性を有する。水が材料の孔を通って輸送される従来の膜とは異なり、酸化グラフェン膜では、水の輸送が中間層空間の間にあり得る。酸化グラフェンの毛管効果は、速い水輸送速度を提供する長い水スリップ長さをもたらすことができる。さらに、膜の選択性および水フラックスは、グラフェンシートの層間距離を操作することによって調整することができる。
【００１１】
本発明の方法に関して、濾過された粗酸化グラフェン固体は、任意の適切な方法によって製造することができる。いくつかの実施形態では、粗酸化グラフェン固体は、Ｓｔａｕｄｅｎｍｅｉｅｒ−Ｈｏｆｆｍａｎ−Ｈａｍｄｉ法、または、その修飾したものによって生成される：Ｏｊｈａ  Ｋａｓｉｎａｔｈ  Ａｎｊａｎｅｙｕｌｕ  Ｏｒｕｇａｎｔ  Ｇａｎｇｕｌｉ，Ａｓｈｏｋ（１０  Ａｕｇｕｓｔ  ２０１４）。“Ｇｒａｐｈｅｎｅ−ｂａｓｅｄ  ｈｙｂｒｉｄ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ：ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ”。Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｃｉｅｎｃｅ．１０７（３）：３９７-４１８。いくつかの実施形態では、粗酸化グラフェン固体は、改質ハンマーズ法を用いたグラファイトからの酸化グラフェンの合成を含みうる：Ｈｕｍｍｅｒｓ，  Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｓ．；Ｏｆｆｅｍａｎ，Ｒｉｃｈａｒｄ  Ｅ．（Ｍａｒｃｈ  ２０，１９５８）。“Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｇｒａｐｈｉｔｉｃ  Ｏｘｉｄｅ”．Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ．８０（６）：１３３９。グラファイトフレーク（４．０ｇ，Ａｌｄｒｉｃｈ，１００  ｍｅｓｈ）は、亜硝酸ナトリウム、過マンガン酸カリウム、および、濃硫酸の混合物中で酸化され得る。ハンマーズ法はまた修飾され得る：Ｋｏｖｔｙｕｋｈｏｖａ，Ｎ．Ｉ．；Ｏｌｌｉｖｉｅｒ，Ｐ．Ｊ．；Ｍａｒｔｉｎ，Ｂ．Ｒ．；Ｍａｌｌｏｕｋ，Ｔ．Ｅ．；Ｃｈｉｚｈｉｋ，  Ｓ．Ａ．；Ｂｕｚａｎｅｖａ，Ｅ．Ｖ．；Ｇｏｒｃｈｉｎｓｋｉｙ，Ａ．Ｄ．（Ｍａｒｃｈ  １９９９）。“Ｌａｙｅｒ−ｂｙ−Ｌａｙｅｒ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｏｆ  Ｕｌｔｒａｔｈｉｎ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｆｉｌｍｓ  ｆｒｏｍ  Ｍｉｃｒｏｎ−Ｓｉｚｅ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｈｅｅｔｓ  ａｎｄ  Ｐｏｌｙｃａｔｉｏｎｓ”。Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ．１１：７７１-７７８．Ｃｈｅｎ，Ｊｉ；Ｙａｏ，Ｂｏｗｅｎ；Ｌｉ，Ｃｈｕｎ；Ｓｈｉ，Ｇａｏｑｕａｎ（Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２０１３）。“Ａｎ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｈｕｍｍｅｒｓ’  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｅｃｏ−ｆｒｉｅｎｄｌｙ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｇｒａｐｈｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ”．Ｃａｒｂｏｎ．６４：２２５-２２９。酸化剤は、グラファイトを酸化グラフェンに酸化させるのに十分な時間、高温で混合することができる。上記の酸化剤による十分な酸化を提供するための適切な時間および熱は、黒鉛の酸化をもたらすのに十分な時間、例えば、１５時間、室温〜約１００℃、例えば、５０℃であり得る。得られた酸化グラファイトを氷中に注ぎ、改質ハンマーの方法を実施する際に濃硫酸を水と混合することによって発生する熱を吸収することができる。いくつかの実施形態では、酸化グラファイト／酸化グラフェンに追加の酸化剤、例えば、過酸化水素を添加することができる。適当な量の過酸化水素はＭｎＯ２を完全に還元するために化学量論的に過剰であるのに十分であり得、例えば、約４０ｍＬの３０％過酸化水素である。得られた懸濁液を、二酸化マンガンを還元するのに十分な時間、例えば、約２時間撹拌することができる。いくつかの実施形態では、還元された懸濁液は、次いで、ろ紙を通してろ過され、固体二酸化マンガンを除去し、および／または、ろ過された粗酸化グラフェン固体を提供することができる。
【００１２】
いくつかの方法は、粗酸化グラフェンを希酸溶液で洗浄することを含む。希釈酸性溶液は、ＧＯプレートレットのゲル化の量を減少させ得ると考えられる。希酸溶液には、強酸または弱酸などの任意のタイプの酸を使用することができる。いくつかの実施形態では、希酸溶液は、約０〜１、約１〜２、約２〜３、約３〜４、約４〜５、約０〜２、約２〜４、または約３〜５など、５未満のｐＨを有する強酸を含む。いくつかの実施形態では、希酸溶液は、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸、またはそれらの混合物などの鉱酸である。いくつかの実施形態では、希酸性溶液は塩酸を含む。酢酸、クエン酸などの弱酸も使用することができる。
【００１３】
希釈酸、例えば、希ＨＣｌの、任意の適切な濃度は、粗酸化グラフェンを洗浄するために使用することができ、例えば、約０．０１〜０．０２Ｎ、約０．０２〜０．０３Ｎ、約０．０３〜０．０４Ｎ、約０．０４〜０．０５Ｎ、約０．０５〜０．０６Ｎ、約０．０６〜０．０７Ｎ、約０．０７〜０．０８Ｎ、約０．０８〜０．０９Ｎ、約０．０９〜０．１Ｎ、約０．１〜０．１１Ｎ、約０．１１〜０．１２Ｎ、約０．１２〜０．１３Ｎ、約０．１３〜０．１４Ｎ、約０．１４〜０．１５Ｎ、約０．１５〜０．１６Ｎ、約０．１７〜０．１８Ｎ、約０．１９〜０．２Ｎ、約０．２１〜０．２１Ｎ、約０．２２〜０．２３Ｎ、約０．２３〜０．２４Ｎ、約０．２４〜０．２５Ｎ、約０．２５〜０．２６Ｎ、約０．２６〜０．２７Ｎ、約０．２７〜０．２８Ｎ、約０．２８〜０．２９Ｎ、約０．２９〜０．３Ｎ、約０．３〜０．３１Ｎ、約０．３１〜０．３２Ｎ、約０．３２〜０．３３Ｎ、約０．３３〜０．３４Ｎ、約０．３４〜０．３５Ｎ、約０．３５〜０．３６Ｎ、約０．３６〜０．３７Ｎ、約０．３７〜０．３８Ｎ、約０．３８〜０．３９Ｎ、約０．４〜０．４１Ｎ、約０．４１〜０．４２Ｎ、約０．４３〜０．４４Ｎ、約０．４４〜０．４５Ｎ、約０．４５〜０．４６Ｎ、約０．４６〜０．４７Ｎ、約０．４７〜０．４８Ｎ、約０．４８〜０．４９Ｎ、約０．４９〜０．５Ｎ、約０．０１〜０．１Ｎ、約０．１〜０．２Ｎ、約０．１〜０．２Ｎ、約０．２〜０．３Ｎ、約０．３〜０．４Ｎ、約０．４〜０．５Ｎ、約０．１〜０．２Ｎ、約０．１５〜０．２５Ｎ約０．０１〜０．５Ｎ、または、これらの値のいずれかによって境界を定められた範囲の任意の濃度である。上記の範囲のいずれかの組み合わせによって形成される範囲は、それらが濃度についての以下の値を包含するか、または近い場合、特に興味深いものであり得る：約０．１６Ｎ、約０．０７Ｎ、または約０．３Ｎが特に興味深い。
【００１４】
任意の適切な体積の希酸を使用することができる。いくつかの実施形態では、希酸溶液の体積は、約１床体積（ｏｎｅ  ｂｅｄ  ｖｏｌｕｍｅ）、例えば、約２５０ｍＬ〜１Ｌとすることができる。いくつかの実施形態では、希酸溶液の体積は、約１０〜１００ｍＬ、約１００〜５００ｍＬ、約２５０〜７５０ｍＬ、約５００ｍＬ〜約１Ｌ、約７５０ｍＬ〜約１Ｌ、約１〜１．５Ｌ、約１．５〜２Ｌ、約２〜５Ｌ、約５〜１０Ｌ、約１０〜２５Ｌ、または、これらの範囲のいずれかによって境界付けられるか、またはそれらの間の任意の体積であり得る。
【００１５】
任意の適切な量の粗ＧＯを希酸溶液で洗浄することができる。例えば、希釈酸溶液で洗浄される粗酸化グラフェンの量は、約１００ｍｇ〜約２００ｍｇ、約１００〜５００ｍｇ、約５００ｍｇ〜約１ｇ、約１〜５ｇ、約５〜１０ｇ、約１０〜２０ｇ、約２０〜５０ｇ、約５０〜１００ｇ、約１００〜５００ｇ、約５００ｇ〜約１ｋｇ、約１〜１０ｇ、約２〜１０ｇ、約４〜５ｇ、約５〜１５ｇ、約１０〜１５ｇ、約１５〜３０ｇ、約２５〜５０ｇ、約７５〜１２５ｇ、約２５０〜４００ｇ、または、これらの範囲のいずれかによって結合されるかまたは、これらの範囲の間の任意の量であり得る。
【００１６】
粗ＧＯは、任意の適切な手段によって希酸で洗浄することができる。例えば、いくつかの実施形態では、粗ＧＯは、濾過装置内の濾紙片上に支持されたＧＯ上に希酸溶液を注ぐことによって洗浄されてもよい。いくつかの実施形態では、粗ＧＯを希酸溶液に添加し、撹拌する。撹拌は、約１分〜約１時間、約１〜２時間、約２〜３時間、約４〜２４時間、約６〜１２時間、約１５〜１８時間、または、これらの範囲のいずれかによって境界が定められるか、または、これらの範囲の間のいずれかの時間の間に起こり得る。撹拌速度は、５〜５００ｒｐｍ、５〜１０ｒｐｍ、１０〜５０ｒｐｍ、５０〜１００ｒｐｍ、１００〜２００ｒｐｍ、２００〜５００ｒｐｍ、または、これらの範囲のいずれかによって境界が定められるか、または、これらの範囲の間の任意の範囲であり得る。撹拌が完了した後、酸で洗浄したＧＯを濾過によって単離する。
【００１７】
必要に応じて、酸洗浄されたＧＯは、水または水溶液（例えば、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水、または濾過水）でさらに洗浄され得る。使用される水または水溶液の体積は、約１床体積（ｏｎｅ  ｂｅｄ  ｖｏｌｕｍｅ）、例えば、約２５０ｍＬ〜１Ｌであり得る。いくつかの実施形態では、水または水溶液の量は、１００〜５００ｍＬ、約２５０〜７５０ｍＬ、約５００ｍＬ〜１Ｌ、約７５０ｍＬ〜約１Ｌ、約１〜１．５Ｌ、約１．５〜２Ｌ、約２〜５Ｌ、約５〜１０Ｌ、約１０〜２５Ｌ、または、これらの範囲のいずれかによって境界付けられるかまたはそれらの間の任意の体積であり得る。
【００１８】
水洗浄（または水溶液での洗浄）は、濾過装置内の濾紙片上に支持された酸洗浄ＧＯ上に、および、それを通して直接水を注ぐことによって行うことができる。別の実施形態では、酸洗浄されたＧＯを水または水溶液に添加し、撹拌することができる。撹拌は、約１分〜約１時間、約１〜２時間、約２〜３時間、約４〜２４時間、約６〜１２時間、約１５〜１８時間、または、これらの値のいずれかによって境界付けられるか、または、これらの値の間の範囲内の任意の時間にわたって生じ得る。攪拌速度は、約５〜５００ｒｐｍ、約５〜１０ｒｐｍ、約１０〜５０ｒｐｍ、約５０〜１００ｒｐｍ、約１００〜２００ｒｐｍ、約２００〜５００ｒｐｍ、または、これらの値のいずれかによって制限されるかまたはそれらの間の任意の速度であり得る。撹拌の完了後、洗浄したＧＯを濾過によって単離することができる。いくつかの実施形態では、水洗浄を１回以上繰り返すことができる。
【００１９】
水洗は、１回、２回、３回、４回以上行ってもよい。いくつかの実施形態では、ＧＯは、希酸で洗浄された後に２回洗浄される。
【００２０】
次いで、このようにして得られた固体ＧＯを、水または水溶液に添加する。いくつかの実施形態では、固体ＧＯをＤＩ水に添加する。使用される水または水溶液の体積は、約１００ｍＬ〜１００Ｌ、約１００〜５００ｍＬ、約２５０〜７５０ｍＬ、約５００ｍＬ〜１Ｌ、約７５０ｍＬ〜約１Ｌ、約１〜１．５Ｌ、約１．５〜２Ｌ、約２〜３Ｌ、約３〜４Ｌ、約４〜５Ｌ、約２〜５Ｌ、約５〜１０Ｌ、約１０〜２５Ｌ、約２００Ｌ、または、これらの値のいずれかによって境界付けられる範囲の任意の体積であり得る。
【００２１】
いくつかの実施形態では、固体ＧＯは、ＧＯを十分な量の水溶液中に撹拌することによって水または水溶液中に分散させることができ、約０．１〜１０ｇ／Ｌ、約０．１〜１ｇ／Ｌ、約０．５〜１ｇ／Ｌ、約１〜２ｇ／Ｌ、約２〜５ｇ／Ｌ、約３〜８ｇ／Ｌ、約４〜１０ｇ／Ｌ、または、これらの値のいずれかによって境界付けられる範囲の任意の濃度などの所望の濃度を得る。
【００２２】
ＧＯは、水または水溶液中で、少なくとも約１２時間、少なくとも約２４時間、少なくとも約３６時間、少なくとも約４８時間、約１〜１０分、約５〜１５分、約１５〜３０分、約３０〜６０分、約１〜２時間、約２〜６時間、約６〜１２時間、約１２〜２４時間、約１〜２日、約２〜３日、約３〜４日、約４〜５日、約２〜５日、または、これらの値のいずれかによって制限される範囲の任意の期間などの任意の適切な期間撹拌されてもよい。
【００２３】
ＧＯは、水または水溶液中で、約５〜５００ｒｐｍ、約５〜１０ｒｐｍ、約１０〜５０ｒｐｍ、約５０〜１００ｒｐｍ、約１００〜２００ｒｐｍ、約２００〜５００ｒｐｍ、または、これらの値のいずれかによって制限されるか、または、これらの値の間の任意の速度など、任意の適切な速度で撹拌することができる。
【００２４】
水または水溶液中に分散され、任意選択で、上記で識別された他の処理ステップのいずれか、任意の組合せ、またはすべてに供されるＧＯは、任意選択で、ある期間にわたって穏やかに超音波処理することができる。いくつかの実施形態において、分散液は超音波処理中に氷水浴中で冷却され、これは、潜在的に、酸化グラフェンの断片化を低減し得る。超音波処理のパワーを測定または定量化する１つの方法は、ワット／グラムで測定される。例えば、２Ｌ（２０００ｇ）の分散溶液に適用される１０ワットは１０ワット／２０００ｇであり、これは０．００５ワット／ｇに等しい。場合によっては、音波処理パワーは、約０．０００１〜０．０００５ワット／ｇ、約０．０００５〜０．００１ワット／ｇ、約０．０００５〜０．０１ワット／ｇ、約０．００１〜０．００５ワット／ｇ、約０．００５〜０．０１ワット／ｇ、約０．０１〜０．０５ワット／ｇ、約０．０５〜０．１ワット／ｇ、約０．００１〜０．１ワット／ｇ、約０．００１〜０．０１ワット／ｇ、約０．１ワット／ｇ、約０．００５ワット／ｇ、または、これらの値のいずれかに制限される範囲内の任意の音波処理パワーである。穏やかな超音波処理の期間は、約１〜２分、約１〜５分、約１〜１０分、約５〜１０分、約５〜１５分、約１０〜２０分、約１５〜３０分、約２０〜４０分、約３０〜６０分、約４５分〜１時間、約１〜２時間、約２〜４時間、約３〜６時間、約６〜１２時間、約１２〜２４時間、約１〜２日、約２〜５日、約１分〜約１００時間、または、これらの値のいずれかによって境界を定められる範囲の任意の期間であり得る。
【００２５】
任意選択の穏やかな超音波処理の後、ＧＯ分散液を遠心分離して、大きな非剥離グラフェンまたは酸化グラフェンを除去することができる。これは、５層を超える層を有する酸化グラフェンシートなどの多層酸化グラフェンシートを除去するのに役立ち得る。いくつかの実施形態において、遠心分離は、約５００〜１０００ｒｐｍ、約１０００〜２０００年ｒｐｍ、約２０００〜３０００ｒｐｍ、約３０００〜４０００ｒｐｍ、約４０００〜５０００ｒｐｍ、約１０００〜３０００ｒｐｍ、約３０００〜５０００ｒｐｍ、約３０００ｒｐｍ、約１０００〜５０００ｒｐｍ、約２０００〜４０００ｒｐｍ、または、これらの値のいずれかに境界される範囲内の任意の他の速度で行われる。
【００２６】
ＧＯ分散液は、約１〜５分、約１〜１０分、約５〜１０分、約１０〜２０分、約１５〜２０分、約２０〜４０分、約３０〜４０分、約３０〜６０分、約４０〜６０分、約１０〜６０分、約１分〜１００時間、約２時間、少なくとも約１０分、少なくとも約２０分、少なくとも約３０分、少なくとも約４０分、少なくとも約６０分、または、これらの値のいずれかによって境界付けられる範囲の任意の期間など、任意の適切な期間にわたって遠心分離されてもよい。いくつかの実施形態では、遠心分離された分散液は、より大きなグラフェンまたは酸化グラフェン粒子から、所望の粒径を有するＧＯを含有する水性液体をデカントすることによって単離される。
【００２７】
本明細書に記載される方法は、約５ミクロン（またはマイクロメートル、μｍ）超、約１０μｍ超、約２０μｍ超、約２５μｍ超、約３０μｍ超、約３０μｍ超、約４０μｍ超、または約５０μｍ超、約０．５〜１００μｍ、約５〜２０μｍ、約２０〜３０μｍ、約３０〜４０μｍ、約３０〜４０μｍ、約５０〜６０μｍ、約５０〜６０μｍ、約６０〜７０μｍ、約７０〜８０μｍ、約８０〜９０μｍ、約９０〜１００μｍ、約１００〜５００μｍ、約４０〜６０μｍ、約１０〜５０μｍ、約２５〜５０μｍ、約５〜５０μｍ、約３０〜５０μｍ、約２０〜６０μｍ、または約５０μｍなどのより大きなプレートレットサイズを有する酸化グラフェンを得るために有用であり得る。
【００２８】
いくつかの実施形態では、ＧＯ分散液は、約３０００ｒｐｍで約４０分間遠心分離するのと同等の方法で遠心分離される。
【００２９】
いくつかの実施形態では、任意選択で置換された酸化グラフェンは、シート、平面、またはフレークの形態であってもよい。いくつかの実施形態では、酸化グラフェン物質は、約１００〜５，０００ｍ２／ｇｍ、１００〜５００ｍ２／ｇｍ、約５００〜１，０００ｍ２／ｇｍ、約１，０００〜２，０００ｍ２／ｇｍ、約２，０００〜３，０００ｍ２／ｇｍ、約３，０００〜４，０００ｍ２／ｇｍ、約４，０００〜５，０００ｍ２／ｇｍ、約１５０〜４，０００ｍ２／ｇｍ、約２００〜１，０００ｍ２／ｇｍ、約４００〜５００ｍ２／ｇｍ、約９００〜１６００ｍ２／ｇｍ、約１６００〜２５００ｍ２／ｇｍの表面領域を有していてもよい。
【００３０】
酸化グラフェンは、ナノメートルからミクロンの範囲の１つ以上の寸法を有するプレートレットの一部または全部を有することが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、図１に示されるように、プレートレットは、５μｍを超える、約０．０５〜１００μｍ、約０．０５〜０．１μｍ、約０．１〜０．１５μｍ、約０．１５〜０．２μｍ、約０．２〜０．４μｍ、約０．１〜０．４μｍ、約０．１〜０．４μｍ、約２〜５μｍ、約２〜５μｍ、約５〜１０μｍ、約２０〜３０μｍ、約２０〜３０μｍ、約３０〜４０μｍ、約４０〜５０μｍ、約５０〜６０μｍ、約４０〜６０μｍ、約４０〜１００μｍ、または、これらの長さのいずれかによって、または、これらの長さの間の範囲の任意の値；０．０５〜１００μｍ、約０．０５〜０．１μｍ、約０．１〜０．１５μｍ、約０．２〜０．４μｍ、約０．４〜１．０μｍ、約１〜２μｍ、約２〜５μｍ、約５〜１０μｍ、約１０〜２０μｍ、約２０〜３０μｍ、約３０〜４０μｍ、約４０〜５０μｍ、約４０〜６０μｍ、約５０〜６０μｍ、約６０〜１００μｍ、または、これらの長さのいずれかによって境界が定められるかまたはそれらの間の範囲の任意の値の長さの平均ｘ寸法をもち得る。いくつかの実施形態では、平均ｘおよびｙ寸法が約４０〜６０μｍ、例えば、約５０μｍである。
【００３１】
いくつかの実施形態において、ｘおよびｙは約５ミクロン（またはマイクロメーター、μｍ）よりも大きく、約１０μｍ、約２０μｍよりも大きく、約２５μｍよりも大きい、約３０μｍよりも大きい、約３０μｍよりも大きい、約４０μｍよりも大きい、約４０μｍよりも大きい、または約５０μｍよりも大きい、約５０〜２０μｍ、約２０〜３０μｍ、約４０〜５０μｍ、約５０〜６０μｍ、約６０〜７０μｍ、約７０〜８０μｍ、約８０〜９０μｍ、約９０〜１００μｍ、約１００〜５００μｍ、約４０〜６０μｍ、約１０〜５０μｍ、約２５〜５０μｍ、約５〜５０μｍ、約３０〜５０μｍ、または、約２０〜６０μｍより大きい。
【００３２】
いくつかの実施形態では、置換されていてもよい酸化グラフェンは、置換されていなくてもよい。いくつかの実施形態では、任意選択で置換された酸化グラフェンは、非官能化グラフェン塩基を含むことができる。いくつかの実施形態では、酸化グラフェン材料は、官能化グラフェン塩基を含むことができる。
【実施例】
【００３３】
グラフェンオキシドは、改変ハンマー法を用いてグラファイトから製造した。グラファイトフレーク（４．０ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ  １００メッシュ）を、ＮａＮＯ３（４．０ｇ）、ＫＭｎＯ４（２４ｇ）および濃９８％硫酸（１９２ｍＬ）の混合物中で５０℃で１５時間酸化し、次いで得られたペースト状混合物を氷（８００ｇ）に注ぎ、続いて３０％過酸化水素（４０ｍＬ）を加えた。得られた懸濁液を２時間撹拌して二酸化マンガンを還元し、次いで濾紙を通して濾過し、固体を５００ｍＬの０．１６Ｎ塩酸水溶液、次いでＤＩ水で２回洗浄した。固体を回収し、２日間撹拌することによってＤＩ水（２Ｌ）中に分散させ、次いで氷水浴冷却しながら１０ワットプローブ超音波処理機で２時間超音波処理した。得られた分散液を３０００ｒｐｍで４０分間遠心分離して、大きな非剥離グラファイト酸化物を除去した。このようにして製造したＧＯプレートレットのサイズは約５０μｍであった。
【００３４】
特に断りのない限り、本文中の成分の数量、分子量、反応条件などの建物を表す数字は全て「約」という表現によってあらゆる場合に修正されるものと理解されなければならないが、各数値パラメータは少なくとも報告されている重要桁数に照らして、また通常の四捨五入を適用して、解釈する必要がある。従って、反対に示されない限り、数値パラメータは、達成されることが求められる所望の特性に従って修正されてもよく、従って、開示の一部として考慮されるべきである。少なくとも、本明細書に示される実施例は説明のためだけのものであり、本開示の範囲を限定する試みとしてのものではない。
【００３５】
用語「ａ」、「ａｎ」、「Ｔｈｅ」、および、本開示の実施形態を説明する文脈において（特に以下の特許請求の範囲の文脈において）使用される同様の指示対象は、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数および複数の両方を包含すると解釈されるべきである。本明細書に記載される全ての方法は、本明細書に別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行されてもよい。本明細書で提供される任意のおよびすべての例、または例示的な言語（例えば、「そのような」）の使用は、本開示の実施形態をより良く例示することのみを意図し、任意の請求項の範囲に限定を提示するものではない。本明細書におけるいかなる言語も、本開示の実施形態の実施に不可欠な、特許請求されていない要素を示すものと解釈されるべきではない。
【００３６】
本明細書に開示される代替要素または実施形態のグループ化は、限定として解釈されるべきではない。各グループメンバーは個々に、またはグループの他のメンバーまたは本明細書中に見出される他の要素との任意の組み合わせで、言及され、そして特許請求され得る。グループの１つ以上のメンバーは便宜および／または特許性の理由から、グループに含まれてもよく、またはグループから削除されてもよいことが予想される。
【００３７】
本明細書では、実施形態を実行するための、発明者に知られている最良の形態を含む、特定の実施形態について説明する。もちろん、これらの説明された実施形態の変形は、前述の説明を読めば当業者には明らかになるのであろう。本発明者は当業者がそのような変形を適切に使用することを期待し、本発明者らは、本開示の実施形態が本明細書に具体的に記載された以外の方法で実施されることを意図する。従って、特許請求の範囲は適用法によって許可されるように、特許請求の範囲に列挙される主題のすべての修正および均等物を含む。さらに、本明細書で別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、すべての可能な変形形態における上述の要素の任意の組合せが企図される。
【００３８】
最後に、本明細書に開示される実施形態は、特許請求の範囲の原理を例示するものであることを理解されたい。採用され得る他の修正は、特許請求の範囲の範囲内である。従って、限定ではなく例として、本明細書の教示に従って代替実施形態を利用することができる。従って、特許請求の範囲は、正確に図示され説明された実施形態に限定されない。
【図１】
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【国際調査報告】
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