[發明專利]一種環境響應型石墨烯雜化材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310131327.8
• 申請日: 2013-04-17
• 公開（公告）號: CN103204979A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 羅文謙;陳久存;胡敏
• 申請（專利權）人: 安康學院
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 謝鋼

技術領域

本發明涉及一種環境響應型石墨烯雜化材料及其制備方法，屬于有機-無機雜化材料制備技術領域。

背景技術

石墨烯具有獨特的導電性、導熱性、機械性能、光學性能和電學性能等，已成為物理學、化學、材料學等諸多學科的研究熱點。由于石墨烯在一般溶劑中很難溶解或分散，限制了其在工業上的應用。

環境響應型聚合物，即智能聚合物，是新近發展起來的一類新型功能性聚合物材料，其能夠對外界環境中的微小刺激信號如溫度、pH及離子強度等的變化產生快速響應，在結構、物理性能及化學性能上發生突變，因而被廣泛應用于藥物控釋材料、組織工程、吸附劑、化學和生物傳感器等方面。

中國發明專利CN102120787公布了一種石墨烯/N-異丙基丙烯酰胺復合微凝膠的制備方法，其將石墨烯/四氧化三鐵復合粉體加入到含有N-異丙基丙烯酰胺和過硫酸鉀的水溶液中，通過微流體技術制備粒徑均一、可控以及磁響應性的微凝膠。中國發明專利CN102585425公布了一種溫敏可控的石墨烯-高分子復合材料的制備方法，該方法利用RAFT聚合法合成帶有芘端基的對溫度敏感的共聚物，并通過芘基端基與石墨烯的π-π?疊加作用將共聚高分子連接到石墨烯上。

發明內容

本發明目的是提供一種環境響應型石墨烯雜化材料的制備方法，以期實現根據實際需求對石墨烯進行預期和可控的功能化。

本發明實現過程如下：

一種石墨烯雜化材料的制備方法，包括以下步驟：

?(1)?在氮氣保護下，將石墨烯和RAFT鏈轉移劑2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸-3-疊氮丙酯在鄰二氯苯中超聲分散，然后升溫至120~160^oC反應，冷卻、洗滌、烘干即得表面錨固RAFT鏈轉移劑的石墨烯；

(2)?將上述表面錨固RAFT鏈轉移劑的石墨烯在有機溶劑中超聲分散，加入有機單體和引發劑偶氮二異丁腈，氮氣保護下50~80^oC反應，過濾、洗滌、烘干即得聚合物接枝石墨烯雜化材料；

所述有機溶劑選自四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、1,4-二氧六環；

所述有機單體選自N-異丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、4-乙烯基吡啶、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、丙烯酸(4-N,N-二甲氨基肉桂酰氧乙基)酯、丙烯酸。

上述步驟（1）中，石墨烯為氧化石墨烯或還原石墨烯。

上述步驟（1）中，石墨烯與RAFT鏈轉移劑2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸-3-疊氮丙酯的質量比為20?:?1~50?:?1。

上述步驟（2）中，表面錨固RAFT鏈轉移劑的石墨烯與有機單體的質量比為1?:?10~1?:?50，有機單體與引發劑偶氮二異丁腈的摩爾比為1000~500?:?1。

上述步驟（2）中，聚合反應時間2~48小時，聚合時間越長，石墨烯表面聚合物的厚度越大。

上述步驟（1）和（2）中的超聲功率為200~400瓦。

本發明將RAFT鏈轉移劑2-(十二烷基三硫代碳酸酯基)-2-甲基丙酸-3-疊氮丙酯錨固到石墨烯的表面是基于一種簡單有效的氮烯化學的共價鍵修飾方法，得到的環境響應型聚合物可根據環境的刺激，如溫度、pH值、光等做出相應的響應，從而改變材料的物理化學性質。

本發明的優點與積極效果：

（1）以化學方法將環境響應型聚合物通過氮烯化學共價鍵修飾到石墨烯表面，獲得的雜化材料結構穩定；

（2）根據實際需求通過選擇適合的單體實現對石墨烯表面進行預期和可控的功能化；

（3）通過聚合時間實現石墨烯表面聚合物厚度的可控；

（4）由于環境響應型高分子接枝到石墨烯的表面，改變環境因素，材料的表面形態及物理化學性質將會隨之變化，這一特性使得該雜化材料在智能膜、藥物控釋、催化、自組裝、分子器件等方面都有廣泛的應用；

（5）本發明方法步驟簡便，適合于工業化生產，制備的雜化材料在水及常用有機溶劑中具有較好的溶解性和分散性。

附圖說明

圖1是實施例1得到的溫敏性雜化材料的透射電鏡照片；

??圖2是純石墨烯和實施例1得到的溫敏性雜化材料的熱重曲線；

??圖3是實施例1制備得到的溫敏性雜化材料在水溶液中的照片(A為25℃，B為40℃)。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明進行更加詳細的說明，實施例僅是對本發明的一種說明，而不構成對本發明的限制。