[發明專利]一種改性石墨烯及其制備方法

有效

• 申請號: 201410336551.5
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104058398A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 蔣國平;杜永峰;鄭敬云
• 申請（專利權）人: 福建江夏學院
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1. 一種改性石墨烯，其特征在于：所述改性石墨烯為表面帶有羥基的水溶性石墨烯；其中羥基含量為0.005%-0.02%。

2.一種如權利要求1所述改性石墨烯的制備方法，其特征在于：將天然鱗片石墨經氧化處理成氧化石墨烯后與氯化亞砜反應，得到表面含酰氯基團的石墨烯，再依次與1,3-丙二胺、三聚氯氰、二元醇化合物進行親核取代反應，得到所述改性石墨烯。

3.根據權利要求2所述改性石墨烯的制備方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

1） 0-2℃下將天然鱗片石墨加入到濃硫酸中攪拌2-3 h；然后緩慢加入過硫酸鉀和五氧化二磷，20-25℃下攪拌3-5 h，再升溫到40-45℃下攪拌24-48 h，然后緩慢加水攪拌2-3 h，再緩慢加入雙氧水，得到亮黃色顆粒物的懸濁液；將亮黃色顆粒物離心分出，用水洗凈后，60-65℃下真空干燥12-24 h，得到氧化石墨烯；

2） 將氧化石墨烯加入到氯化亞砜中，80 ℃下回流攪拌24-36 h，然后離心分離，經丙酮洗凈后，室溫下真空干燥12-18 h，得到表面含酰氯基團的石墨烯；

3） 將表面含酰氯基團的石墨烯和1,3-丙二胺分別加入到N,N’-二甲基甲酰胺中，在氮氣保護下，80℃下攪拌24-36 h，然后減壓蒸除N,N’-二甲基甲酰胺，經水洗凈后，室溫下真空干燥24-48 h，得到表面帶氨基的石墨烯；

4）將表面帶氨基的石墨烯和三聚氯氰在0-3℃下分別加入到四氫呋喃中，攪拌反應24-36 h后，減壓蒸除四氫呋喃，經乙醚洗凈后，10-15℃下真空干燥12-24 h，得到表面含三嗪環的石墨烯；

5）將表面含三嗪環的石墨烯在N,N’-二甲基甲酰胺中攪拌溶解后，在40℃下于5-10 h內緩慢滴加到含有二元醇化合物的N,N’-二甲基甲酰胺溶液中，滴加完畢后于45℃恒溫反應12-48 h，再升溫至90℃恒溫反應24-60 h，減壓蒸除溶劑，經蒸餾水洗凈后，50℃下真空干燥24 -48h制得成品。

4.根據權利要求3所述改性石墨烯的制備方法，其特征在于：步驟1）所述天然鱗片石墨為60-200目；

所述濃硫酸的用量按每1kg天然鱗片石墨用10 L濃硫酸；

所述過硫酸鉀的用量為天然鱗片石墨重量的45%；

所述五氧化二磷的用量為天然鱗片石墨重量的50%；

所述水的用量為濃硫酸體積的4倍；

所述雙氧水的質量分數為30%，用量為濃硫酸體積的0.18倍。

5.根據權利要求3所述改性石墨烯的制備方法，其特征在于：步驟2）所述氯化亞砜的用量按每1kg氧化石墨烯用8 L氯化亞砜。

6.根據權利要求3所述改性石墨烯的制備方法，其特征在于：步驟3）所述1,3-丙二胺的用量為表面含酰氯基團石墨烯重量的65%；

所述N,N’-二甲基甲酰胺的用量按每1kg表面含酰氯基團的石墨烯用4.3 L N,N’-二甲基甲酰胺。

7. 根據權利要求3所述改性石墨烯的制備方法，其特征在于：所述三聚氯氰的用量為表面帶氨基石墨烯重量的60%；

步驟4）所述四氫呋喃的用量按每1kg表面帶氨基的石墨烯用3.9 L四氫呋喃。

8.根據權利要求3所述改性石墨烯的制備方法，其特征在于：步驟5）所述N,N’-二甲基甲酰胺的用量按每1kg表面含三嗪環石墨烯用2.2 L N,N’-二甲基甲酰胺；

所述含有二元醇化合物的N,N’-二甲基甲酰胺溶液中，所述二元醇化合物的用量為表面含三嗪環石墨烯重量的70%，所用N,N’-二甲基甲酰胺的量按每1kg二元醇化合物用1.3 L N,N’-二甲基甲酰胺。

9.根據權利要求1或8所述改性石墨烯的制備方法，其特征在于：所述二元醇化合物為乙二醇、1,3-丙二醇、l,4-丁二醇中的任意一種。