[發明專利]一種磁性石墨烯的化學制備方法

無效

• 申請號: 201210152898.5
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN102674476A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 李欣;范秀娟
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C01G49/08
• 分類號: C01G49/08;C01G31/04;B82Y30/00;B82Y40/00;H01F1/11
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

1.一種磁性石墨烯的化學制備方法，其特征在于磁性石墨烯的化學制備方法按以下步驟進行：

一、制備氨基化Fe₃O₄磁性納米粒子：

a、稱取FeCl₂·4H₂O、FeCl₃·6H₂O、去離子水和HCl溶液，其中FeCl₂·4H₂O與FeCl₃·6H₂O的物質的量的比例是1∶(1.5～3.0)；FeCl₂·4H₂O與去離子水的比例是1mol∶(100～200mL)；FeCl₂·4H₂O與HCl溶液的比例是1mol∶(10～20L)，HCl溶液的濃度是1～3mol/L；

b、將a中稱取的FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O加入到a中稱取的去離子水中，再加入a中稱取的HCl溶液，攪拌均勻得到混合溶液；

c、持續攪拌下，向步驟b得到的混合溶液中通入氮氣，再加入氨水使混合溶液的pH值為9～12，在溫度為30℃的條件下反應1～2h，然后升溫至50℃反應0.5～1h，所得產物用去離子水洗滌3～5次，再用無水乙醇洗滌3～5次，過濾所得沉淀置于40～60℃真空干燥箱中干燥24～36h，得到Fe₃O₄磁性納米粒子；

d、將步驟c所得的Fe₃O₄磁性納米粒子超聲30～60min后，置于裝有去離子水和乙醇的混合溶液的燒杯中，持續攪拌下，升溫至30～60℃，然后向燒杯中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，反應5～10h，所得產物用去離子水洗滌3～5次，再用無水乙醇洗滌3～5次，過濾所得沉淀置于40～60℃真空干燥箱中干燥24～36h，得到氨基化Fe₃O₄磁性納米粒子；其中，Fe₃O₄磁性納米粒子與去離子水和乙醇的混合溶液的比例是1mg∶(5～10mL)；去離子水和乙醇的混合溶液中去離子水和乙醇的體積比為1∶2；Fe₃O₄磁性納米粒子與3-氨丙基三乙氧基硅烷的比例為1mg∶(0.4～1.6mL)；

二、制備石墨烯：

e、稱取石墨粉、濃硫酸、硝酸鈉、高錳酸鉀、去離子水；其中石墨粉與濃硫酸的比例是1g∶(20～80mL)；石墨粉與硝酸鈉的比例是1g∶(0.5～2.0g)；石墨粉與高錳酸鉀的比例是1g∶(3～10g)；石墨粉與去離子水的比例是1g∶(100～200mL)；濃硫酸的質量分數為98％；

f、將干燥的燒杯置于冰浴中，向燒杯中加入步驟e中稱取的石墨粉、濃硫酸和硝酸鈉，攪拌混合均勻后，加入高錳酸鉀，控制反應溫度不超過10℃，持續磁力攪拌2～3h，完成石墨的剝離；

g、將步驟f的燒杯轉移至溫度為30～50℃的水浴中，繼續磁力攪拌，逐步加入部分步驟e中稱取的去離子水，加入的體積為步驟e中稱取的去離子水總體積的(1/6～1/2)，控制反應溫度為30～50℃，水浴反應30～60min，然后逐步加入余下的步驟e中稱取的去離子水，控制反應溫度不超過98℃，水浴反應30～120min，得到棕褐色混合物，然后向燒杯中加入雙氧水，至混合物的顏色由棕褐色變成亮黃色；

h、用鹽酸水溶液洗滌步驟g得到的亮黃色混合物，傾倒掉上層清液后，再用20～30℃去離子水過濾洗滌，所得沉淀在溫度為40～60℃的真空干燥箱中烘干，得到氧化石墨烯；

i、將步驟h所得的氧化石墨烯加入到pH值為9～12的氫氧化鈉溶液中，在真空條件下超聲30～90min，然后以150～250r/min的轉速磁力攪拌24～60h，用無水乙醇洗滌3～5次，所得沉淀在溫度為40～60℃的真空干燥箱中干燥24～48h，得到石墨烯；其中氧化石墨烯與氫氧化鈉溶液的比例是100mg∶(100～250mL)；

三、制備磁性石墨烯：

j、稱取步驟一制備的Fe₃O₄磁性納米粒子、步驟二制備的石墨烯、去離子水和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺，其中石墨烯和Fe₃O₄磁性納米粒子的質量比為(2～9)∶1；石墨烯和去離子水的比例為1mg∶(2～4mL)；石墨烯和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺的比例為1mg∶(0.1～0.5mg)；

k、將步驟j中稱取的石墨烯與Fe₃O₄磁性納米粒子加入到步驟j中稱取的去離子水中，超聲40～60min，然后加入步驟j中稱取的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺，在溫度為60～100℃的條件下，攪拌12～24h，所得產物用無水乙醇洗滌3～5次，過濾所得沉淀在溫度為40～60℃的真空干燥箱中干燥24～36h，得到磁性石墨烯。