[發明專利]一種可控導電性能的羥基化石墨烯粉體的制備方法

在審

• 申請號: 201410524965.0
• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN104310384A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 楊程;耿小穎;戴圣龍;燕紹九;張曉艷
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術領域

本發明涉及可控導電性能的羥基化石墨烯粉體的制備方法，屬于石墨烯的制備技術領域。

背景技術

石墨烯作為一種新興的碳材料，由于其獨特的化學結構、超大的比表面積及無與倫比的電學、力學、熱學等性能而在新能源材料(鋰離子電池負極材料、超級電容器、太陽能電池等)、光催化材料、生物材料領域掀起了前所未有的研究熱潮。

在石墨烯的眾多制備方法(微機械剝離法，化學剝離法，溶劑熱法，SiC表面石墨化法，化學氣相沉積法等)中，氧化還原化學剝離法由于其成本低、工藝易控等特點而備受科研工作者的推崇。

同時，石墨烯由于其比表面積大、表面能高的特點而非常容易在溶劑和基體中團聚，因而其本征優良特征的發揮受到極大限制，且其用于制備復合材料的相關應用也不盡人意。而功能化石墨烯在最大程度地保留石墨烯本征屬性的同時，負載官能化基團，賦予其可調的化學、電學等性能及與其他基體的良好相容性，并能有效地解決石墨烯本身容易團聚的問題。

石墨烯的功能化法主要有共價功能化和非共價功能化。共價功能化主要是通過帶有官能團的有機物質修飾石墨烯或通過共價復合修飾氧化石墨烯，非共價功能化主要是靠石墨烯與功能分子之間的范德華力或離子作用力等非共價配位作用力形成的。非共價功能化由于其作用力較弱，在制備功能化石墨烯基復合材料的過程中非常容易斷裂，導致石墨烯二次團聚。在共價功能化石墨烯制備技術中，由于功能化基團電子性能的差異，其對制備技術的要求也不盡相同。

在石墨烯的制備技術領域，還未見有可控導電性的羥基化石墨烯的公開的文獻報道。

發明內容

本發明的目的是，針對現有技術的不足，提出可控導電性能的羥基化石墨烯粉體的制備方法。

本發明的技術解決方案是：

(1)將氧化石墨烯置于蒸餾水中，制成氧化石墨烯水溶液，對氧化石墨烯水溶液超聲，得分散均勻的氧化石墨烯水溶液，濃度為1～10?g/L；

(2)在所述氧化石墨烯水溶液中加入氨水，PH值調至7～9，再加入水合肼，氧化石墨烯水溶液與還原劑水合肼的質量比小于1:1，在80～95℃的油浴中冷凝回流24～48小時，得到石墨烯與水的渾濁液；

(3)將所述渾濁液降溫至70～80℃，再加入氨基苯基醇與亞硝酸異戊酯；氨基苯基醇與氧化石墨烯的摩爾比小于1:1，氨基苯基醇與亞硝酸異戊酯的摩爾比小于1:1，冷凝回流24～48小時，獲得一種羥基化石墨烯；

(4)將所述羥基化石墨烯溶液過濾至中性溶液；

(5)將所述中性溶液冷凍干燥5～7天，得到一種純凈的羥基功能化石墨烯粉體。

所述的氧化石墨烯由氧化還原法制備得到，氧化石墨烯片層厚度在0.5～2nm之間。

所述的氧化石墨烯水溶液優選濃度為1～5g/L。

所述的氧化石墨烯水溶液與還原劑水合肼的質量比為1:1～2。

所述的氨基苯基醇為氨基苯基甲醇或氨基苯基乙醇。

所述的氨基苯基醇與氧化石墨烯的摩爾比為1:1～100。

所述的氨基苯基醇與亞硝酸異戊酯的摩爾比為1:1～2。

所述的冷凍干燥溫度為-40～15℃。

本發明的優點是：本發明采用有機物質對石墨烯粉體進行功能化修飾，通過調節有機物質的加入量控制修飾石墨烯粉體羥基含量，從而獲得可控羥基含量的羥基化石墨烯，羥基含量越高，羥基化石墨烯導電性能越低，電阻率可控的范圍為10^-4Ω·m～10⁵Ω·m。采用羥基化石墨烯粉體的制備方法能夠獲得導電性可控的石墨烯粉體，且有效解決了石墨烯粉體易于團聚、分散性不好、溶解性差的缺點，且電阻率方便測試，發明方法安全、環保，無需惰性氣體保護，產物無雜質離子，蓬松不團聚，純凈度高、溶解性優良、導電性可控，品質佳，且具有良好的生物相容性，在電子材料、能源材料及航空航天領域具有潛在的應用價值。

附圖說明

圖1實施例1，實施例2，實施例3，實施例4，實施例5及實施例6中產物的電阻率圖；

圖2實施例6的紅外光譜圖；

圖3實施例6的顯微相態分析圖；

圖4實施例6的X光電子能譜圖的C1s分峰圖。

具體實施方式

實施例1：