[發(fā)明專利]一種氨基石墨烯的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410339486.1
• 申請(qǐng)日: 2014-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN104140094A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周麗梅;黃強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西華師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B31/04
• 分類號(hào): C01B31/04
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)催化無機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氨基石墨烯的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

石墨烯是一種二維的網(wǎng)層狀結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)特的導(dǎo)電性能、機(jī)械性能、高比表面積和熱力學(xué)穩(wěn)定性能，自從2004年發(fā)現(xiàn)以來一直受到了人們的廣泛研究^[1]。結(jié)構(gòu)完整的石墨烯晶體表面呈惰性狀態(tài)，化學(xué)穩(wěn)定性高，石墨烯片層之間具有很強(qiáng)的范德華力，并且與其他介質(zhì)的相互作用較弱，這就使得石墨烯難溶于水及常見有機(jī)溶劑且片層之間容易發(fā)生聚集，限制了石墨烯的進(jìn)一步研究和應(yīng)用^[2]。

功能化石墨烯具有比石墨烯更好的分散性能，因此在石墨烯復(fù)合材料領(lǐng)域具有更好的應(yīng)用前景，得到了國內(nèi)外眾多學(xué)者的廣泛研究。目前，該材料在光電化學(xué)、納米電子學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)得到了廣泛討論^[3]。另外，由于其大的比表面積和良好的導(dǎo)電性能，將其作為催化劑載體材料也將會(huì)具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，通過簡單高效的方法來獲得性能優(yōu)異的功能化石墨烯復(fù)合材料成了當(dāng)前極具挑戰(zhàn)的課題。

氨基基團(tuán)是一種具有強(qiáng)配位能力的基團(tuán)，能和多種金屬配位形成金屬絡(luò)合物，這些物種在有機(jī)催化中具有高的催化性能^[4]。研究表明在石墨烯表面引入氨基基團(tuán)能夠增加石墨烯的分散性，同時(shí)能夠作為多種金屬納米粒子和金屬離子的優(yōu)良載體，并能有效防止金屬粒子在載體表面團(tuán)聚^[5]，這在催化領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值。為此，本發(fā)明提出了一種氨基石墨烯的制備方法，將丙二腈直接接枝在氧化石墨烯表面，通過還原同時(shí)得到氨基和石墨烯，還原過程中有利于sp²雜化碳原子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的恢復(fù)，從而提高氨基石墨烯材料的穩(wěn)定性。本發(fā)明材料可以廣泛用作各種催化劑載體和催化劑，也可應(yīng)用于燃料電池和傳感器等質(zhì)子導(dǎo)電材料。

[1]C.L.Hua?Bai,Gaoquan?Shi,Functional?composite?materials?based?on?chemically?converted?graphene,Adv.Mater.,23(2011)1089-1115.

[2]D.Luo,G.Zhang,J.Liu,X.Sun,Evaluation?Criteria?for?Reduced?Graphene?Oxide,the?Journal?of?Physical?Chemistry?C,115(2011)11327-11335.

[3]H.-J.Shin,K.K.Kim,A.Benayad,et.al.Efficient?reduction?of?graphite?oxide?by?sodium?borohydride?and?its?effect?on?electrical?conductance.Advanced?Functional?Materials,19(2009)1987-1992.

[4]D.M.A.Q.CAI.Copper/Amino?acid?catalyzed?cross-couplings?of?aryl?and?vinyl?halides?with?nucleophiles.Accounts?of?Chemical?Reseach,41(2008)1450-1460.

[5]A.Shaabani,M.Mahyari,PdCo?bimetallic?nanoparticles?supported?on?PPI-grafted?graphene?as?an?efficient?catalyst?for?Sonogashira?reactions.Journal?of?Materials?ChemistryA,1(2013)9303.

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明所要解決的問題是提出一種氨基石墨烯的制備方法及應(yīng)用。結(jié)合石墨烯上氨基基團(tuán)的優(yōu)越配位能力，用于金屬催化劑的載體材料，與先前人們報(bào)道的結(jié)果相比較，提高了其催化效率。利用丙二腈上氫原子的活潑性，在堿性條件下成功嫁接丙二腈在氧化石墨烯表面；然后通過強(qiáng)烈還原獲得氨基和石墨烯。整過制備過程簡單、快捷，是一種典型的經(jīng)濟(jì)型技術(shù)。

本發(fā)明目的在于提供一種氨基石墨烯的制備方法和應(yīng)用，其制備方法包括如下步驟：

1)制備氧化石墨烯四氫呋喃懸浮液：以石墨粉為原料，以Hummer法制備氧化石墨烯，分別用稀鹽酸和去離子水洗滌，然后冷凍干燥獲得氧化石墨烯固體，最后將其超聲分散于無水四氫呋喃中；