[發(fā)明專利]一種氨基化石墨烯的制備方法

有效

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• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN106946246B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 李欣;鄭庚修;曲良體;張忠政;張志旭;于衛(wèi)昆;張敏;王麗波
• 申請（專利權）人: 山東金城石墨烯科技有限公司
• 主分類號: C01B32/192
• 分類號: C01B32/192;C01B32/194
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種氨基化石墨烯的制備方法，通過化學氧化法合成了氧化石墨烯，調(diào)整濃硫酸和濃磷酸的體積配比可以改變氧化石墨烯的氧化程度，然后用氯乙酸鈉處理，得到羧基化石墨烯，再用氨水調(diào)pH＝10～12，羧基化石墨烯與氨水反應，生成酰胺化石墨烯，再將酰胺化石墨烯用三氯氧磷脫水生成氰基化石墨烯，隨后進行催化加氫，得到氨基化石墨烯。將得到的氨基化石墨烯進行凍干處理，得到氨基化石墨烯粉末，經(jīng)表征檢測氨基化石墨烯中氨基的含量為15.0?25.0wt％。本發(fā)明工藝簡單，可用于合成高摻雜量的氨基化石墨烯。

技術領域

本發(fā)明屬于功能材料改性領域，具體涉及一種氨基化石墨烯的制備方法。

背景技術

石墨烯作為一種新興的材料，由于其優(yōu)良的性能，從發(fā)現(xiàn)至今經(jīng)歷了迅猛的發(fā)展。石墨烯具有良好的導電性能、機械性能和光學性能，而且石墨烯的比表面積大，但是單層的石墨烯很難在水溶液中穩(wěn)定存在，容易發(fā)生團聚，這一難題限制了石墨烯的發(fā)展應用，所以開發(fā)一種分散性良好的親水性石墨烯成為一個棘手的問題。

氨基化石墨烯不僅保留了石墨烯良好的導電性、機械性能和光學性能，還具有大的比表面積。此外，氨基基團對重金屬有較好的吸附性，而且氨基化石墨烯可以在水溶液中穩(wěn)定存在，不易發(fā)生團聚。將氨基化石墨烯應用于水溶液中重金屬離子的檢測，不僅可以降低檢測下限，還可以提高檢測的靈敏度。

但是，傳統(tǒng)的氨基化石墨烯工藝路線雖然操作簡單，但是得到的氨基含量偏低，不超過10.0wt％。而且在合成過程中使用的四氫呋喃、氯化亞砜等不僅對環(huán)境危害大，而且長期接觸對從業(yè)人員的身體健康造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。傳統(tǒng)合成氨基化石墨烯方法中涉及到的球磨工藝，不僅會破壞石墨烯片層結(jié)構(gòu)，而且機械方式摻入氨基致使大部分氨基以物理吸附的方式存在于產(chǎn)品中，只有很小一部分氨基以化學鍵的形式與石墨烯成鍵存在于產(chǎn)物中，此種方法得到的氨基化石墨烯的反應活性位點會減少，不能達到預期效果。因此，尋求一種高效的合成氨基化石墨烯的工藝迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種避免石墨烯片層結(jié)構(gòu)破壞、出現(xiàn)團聚，且氨基含量高的氨基化石墨烯的制備方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種氨基化石墨烯的制備方法，包括以下步驟：

(1)將質(zhì)量比1：1的NaOH和氯乙酸依次加入0.5～2mol·L^-1氧化石墨烯水溶液中，在15-50℃下攪拌反應3-12h，然后離心洗滌至離心液的pH值為7，得到羧基化石墨烯；

(2)將羧基化石墨烯充分分散在水溶液中，配制成濃度為1mg·mL^-1的羧基化石墨烯溶液，用氨水調(diào)pH值為10～12，室溫下攪拌6～12h，離心洗滌至洗液的pH值為7，得到酰胺基化石墨烯溶液，冷凍干燥得到酰胺基化石墨烯粉體；

(3)將酰胺基化石墨烯粉體溶解在N-甲基吡咯烷酮中，加入三氯氧磷，反應溫度保持40-100℃，攪拌3～15h，然后減壓蒸餾除去三氯氧磷，酰胺基化石墨烯脫水后得到氰基化石墨烯；

(4)將氰基化石墨烯和催化劑混合，氰基化石墨烯與催化劑的質(zhì)量比1：1-1：10，混合后后按照100-300ml·min^-1通入H₂，反應溫度為500～1000℃，恒溫保持3～10h，進行催化加氫得到氨基化石墨烯。

具體地，所述步驟(1)中氧化石墨烯由化學氧化法制得，使用濃硫酸和濃磷酸體積比為1：1～10：1，氧化時間為1～10h；氧化石墨烯和氯乙酸的質(zhì)量比為1：5～1：15。

具體地，所述步驟(3)中酰胺基化石墨烯的N-甲基吡咯烷酮溶液的濃度為1～5mg·mL^-1；酰胺基化石墨烯與三氯氧磷的質(zhì)量比為1：1-1：10。