[發明專利]一種簡單有效制備三維碳納米管/石墨烯雜化材料的方法

無效

• 申請號: 201410827930.4
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104495779A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 俞科靜;錢坤;郟余晨;曹海建;盧雪峰;孫潔
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C01B31/00
• 分類號: C01B31/00
• 代理公司: 無錫華源專利事務所(普通合伙)32228
• 代理人: 馮智文

1.一種簡單有效制備三維碳納米管/石墨烯雜化材料的方法，其特征在于按照如下步驟進行：

(1)采用濃硫酸和濃硝酸分別對碳納米管和石墨烯微片進行處理；

(2)以偶氮二異丁腈作為引發劑，以丙烯酰氯為單體，采用原子轉移自由基聚合制備得到聚丙烯酰氯的淺黃色溶液；

(3)將步驟(1)制得的羥基化碳納米管接枝聚丙烯酰氯；

(4)制備三維碳納米管/石墨烯雜化材料：將接枝聚丙烯酰氯的羥基化碳納米管再接枝步驟(1)制得的羥基化石墨烯微片。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(1)中處理方法為：

①將100-1000mg碳納米管和10-60mL濃硫酸置于250mL三口燒瓶中，攪拌溶解5-6小時；

②再加入10-60mL濃硝酸，攪拌溶解0.5-1小時，其中濃硫酸與濃硝酸體積比為1:1-3:1；

③將三口燒瓶移入140℃的恒溫油浴中，回流一小時；反應結束后，用去離子水稀釋沉淀，過濾、洗滌、烘干，制得羥基化碳納米管；選用相同的反應條件，得到羥基化的石墨烯微片。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中聚丙烯酰氯的制備方法為：稱取1.64-3.28mg偶氮二異丁腈和6-10mL的無水1,4二氧六環溶液，置于已干燥的充有氮氣的100mL單口圓底燒瓶中，攪拌溶解；向其中加入2mL丙烯酰氯，在N₂保護下，60℃攪拌48小時，得到淺黃色的聚丙烯酰氯溶液。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述偶氮二異丁氰與丙烯酰氯的摩爾比為0.5-1:100。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(3)中羥基化碳納米管接枝聚丙烯酰氯的方法為：

①稱取50-100mg步驟(1)制得的羥基化碳納米管置于100mL干燥圓底燒瓶中，注入100-200mL無水1,4二氧六環，抽真空后充入氮氣，通過超聲和磁力攪拌作用使其充分分散；

②再將合成的聚丙烯酰氯通過導管逐滴滴入碳納米管分散液中，移入恒溫油浴鍋，于80℃下恒溫攪拌48小時，注入三乙胺中和至pH＝7；

③反應結束后在隔絕空氣條件下對反應物進行減壓過濾，并用無水四氫呋喃多遍清洗，得到黑色的聚丙烯酰氯接枝的碳納米管。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于所述1,4-二氧六環的用量使體系的質量濃度為0.5-1mg/mL。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(4)中制備三維碳納米管/石墨烯雜化材料的方法為：

①稱取50-100mg步驟(1)制得的羥基化石墨烯微片置于250mL干燥圓底燒瓶中，注入100-200mL無水1,4二氧六環，抽真空后通入氮氣，通過超聲和磁力攪拌，得到均勻分散的溶液；

②將步驟(3)制得的聚丙烯酰氯接枝的羥基化碳納米管逐滴滴入羥基化石墨烯微片的溶液中，滴完后將圓底燒瓶移入恒溫油浴鍋中，于80℃恒溫條件下磁力攪拌反應48小時，注入三乙胺中和至pH＝7；

③反應結束，將反應產物減壓過濾，用四氫呋喃多次清洗，抽濾得到黑色反應產物，置于60℃真空烘箱中干燥得到三維碳納米管/石墨烯雜化材料。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于所述1,4-二氧六環的用量使體系的質量濃度為1-2mg/mL。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(3)和(4)中羥基化碳納米管與羥基化石墨烯微片的質量比為1:2-2:1。

10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中丙烯酰氯的加入量為步驟(4)中總碳納米材料用量的1-2phr。