[發明專利]一種改性石墨烯及其制備方法

有效

• 申請號: 201410588782.5
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104401976A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 葉昀昇;王皓;解孝林;周興平;呂淑君
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

1.一種改性石墨烯，其特征在于，包括石墨烯和長鏈芳香族化合物，所述長鏈芳香族化合物通過非共價鍵相互作用修飾在石墨烯表面，包覆密度在0.7至2.5之間，所述長鏈芳香族化合物是末端為芳香基團的長鏈高分子，所述長鏈的相對分子質量在1166～5540，所述長鏈芳香族化合物的親水親油平衡值在0～18.4之間。

2.如權利要求1所述的改性石墨烯，其特征在于，所述長鏈芳香族化合物具有式(I)的結構：

其中，R₁為芳香基團，R₂為高分子長鏈基團。

3.如權利要求2所述的改性石墨烯，其特征在于，所述R₁為

其中表示與咪唑環連接鍵。

4.如權利要求2所述的改性石墨烯，其特征在于，所述R₂為長鏈烷基、長鏈鹵代烷基或環氧化合物開環聚合形成的長鏈基團。

5.如權利要求1至4任意一項所述的改性石墨烯，其特征在于，所述非共價鍵相互作用是π-π共軛作用。

6.如權利要求1至5任意一項所述的改性石墨烯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將芳香族小分子化合物、咪唑類化合物和4-二甲氨基吡啶，加入到二氯甲烷中，使得芳香族小分子化合物與咪唑類化合物的摩爾比在1:2至2:1之間，且芳香族小分子化合物和4-二甲氨基吡啶的摩爾比在1000:1至5:1之間，混合均勻，制得混合溶液A；

(2)向混合溶液A中滴加二環己基碳二亞胺溶液中，在0-40℃及惰性氣體保護下反應12-24小時，得到反應產物，分離提純后得到化合物B；所述的二環己基碳二亞胺與混合溶液A中的芳香族小分子化合物的摩爾比為1:2～2:1；

(3)將化合物B與環氧類化合物或聚乙二醇單甲醚衍生物在40-100℃反應12-24小時，得到高分子C；化合物B與環氧類化合物的摩爾比為1:10～1:40；步驟(2)反應提純后的物質與聚乙二醇單甲醚衍生物的摩爾比為1:1～1:3；

(4)將高分子C加入到氧化石墨的有機溶劑分散液中，在40-200℃下反應1-5天，反應產物洗滌、干燥后得到所述改性石墨烯；所述的高分子C和氧化石墨的質量比在1:2至10:1之間；所述的氧化石墨的有機溶劑分散液濃度為1mg/ml至10mg/ml之間。

7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述的芳香族小分子化合物為9-蒽甲酸，1-芘甲酸，1-芘丁酸，4-氧代-4-芘-1-基丁酸中的一種。

8.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述咪唑類化合物為α-(2,4-二氯苯基)-1H-咪唑-1-乙醇、4-(1-咪唑基)芐醇、1-(2-羥乙基)咪唑和1-(羥甲基)咪唑中的一種。

9.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的環氧類化合物為環氧氯丙烷，1,2-環氧環戊烷，氧化苯乙烯中的一種。

10.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述的聚乙二醇單甲醚衍生物由聚乙二醇單甲醚為原料，按照如下步驟制得：

A、向聚乙二醇單甲醚的二氯甲烷溶液中加入一定量的溴化試劑，在0-40℃下反應12-24小時；所述聚乙二醇單甲醚的平均相對分子質量為350，750，1000，2000，5000中的一種；所述溴化試劑為二溴海因，三溴化磷，N-溴代琥珀酰亞胺，液溴中的一種；所述的聚乙二醇單甲醚和溴化試劑的摩爾比為1:1～1:6；

B、將步驟A的反應體系中和、除水、過濾，減壓回收二氯甲烷溶劑后得到聚乙二醇單甲醚衍生物。