[發明專利]一種磷改性氧化石墨烯的制備方法、分子篩/石墨烯復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710958363.X
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN109663606A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 岳利;張在忠;趙永彬;吳開付;程金杰
• 申請（專利權）人: 山東歐鉑新材料有限公司
• 主分類號: B01J27/14
• 分類號: B01J27/14;B01J29/40;C07C2/66;C07C15/073
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種磷改性氧化石墨烯的制備方法，包括以下步驟，首先將磷源、堿和有機溶劑混合后，得到混合物；然后向上述步驟得到的混合物加入氧化石墨烯水溶液后進行反應，后處理后，得到磷改性氧化石墨烯。本發明還提供了一種分子篩/磷改性石墨烯復合材料。本發明采用特定的步驟制備了磷改性氧化石墨烯，磷改性氧化石墨烯增加了后期石墨烯類材料表面的活性位點，改善了石墨烯類材料表面的生長活性，而且更大的優勢在于其表面呈現堿性，有利于分子篩制備過程中的第一晶化階段??表面晶種的形成，促進小晶粒尺寸分子篩的形成，從而大大提高了分子篩孔道擴散效率，從而得到了性能更好的二維片層狀的分子篩/磷改性石墨烯復合材料。

技術領域

本發明屬于分子篩技術領域，涉及一種磷改性氧化石墨烯的制備方法、分子篩/石墨烯復合材料及其制備方法，尤其涉及一種磷改性氧化石墨烯的制備方法、分子篩/磷改性石墨烯復合材料及其制備方法。

背景技術

分子篩(又稱合成沸石)是指具有均勻的微孔，其孔徑與一般分子大小相當的一類物質，其是一種硅鋁酸鹽多微孔晶體。它是由硅氧、鋁氧四面體組成基本的骨架結構，在晶格中存在著金屬陽離子(如Na+，K+，Ca2+，Li+等)，以平衡晶體中多余的負電荷。分子篩的類型按其晶體結構主要分為：A型，X型，Y型等。

分子篩的應用非常廣泛，可以作高效干燥劑、選擇性吸附劑、催化劑、離子交換劑等。常用分子篩為結晶態的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，是由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成分子尺寸大小(通常為0.3～2nm)的孔道和空腔體系，因吸附分子大小和形狀不同而具有篩分大小不同的流體分子的能力。國際純粹與應用化學聯合會按照分子篩孔徑大小，將它們定義為3級：孔徑小于2nm的稱為微孔分子篩，孔徑在2～50nm之間的稱為介孔或中孔分子篩，孔徑大于50nm的稱為大孔分子篩。由于分子篩具有吸附能力高、選擇性強、耐高溫等特點，被廣泛用于有機化工和石油化工，也是煤氣脫水的優良吸附劑，在廢氣凈化上也日益受到重視，特別是分子篩催化劑在工業石油精煉、催化和分離等眾多領域具有廣泛的應用。如ZSM-5型催化劑具有三維網絡微孔結構，以其獨特的孔道結構和良好的催化性能、優良的水熱穩定性和熱穩定性成為不可缺少的固體酸催化劑，具有很好的擇形選擇性。

然而，傳統ZSM-5的孔徑單一，由于分子篩的微孔結構導致分子有限的運輸路徑，致使其在催化應用方面存在缺陷。此外，傳統的ZSM-5僅有的微孔結構，限制了大分子物質的擴散，使得其難以轉換體積大的分子。現有工藝中也有通過使用特殊的結構導向劑、軟模板和脫硅等方法擴張它們的孔結構。但是，這些方法使得合成過程變得復雜化，而且使得產物變得不穩定。

石墨烯具有諸多優異的特性，這些特性使得它非常適合用于多種學科和領域，其在儲能材料，環境工程，靈敏傳感方面被廣泛應用，被稱為“黑金”或是“新材料之王”，而且潛在的應用前景廣大，目前已成為全世界的關注焦點與研究熱點，但是石墨烯在與分子篩的結合研究中，雖然已有石墨烯與分子篩結合的相關的報道，但由于石墨烯自身易團聚、易卷曲以及具有較強的化學惰性，因而在與分子篩復合后，效果并不理想，所以行業內卻并不多見，阻礙了石墨烯應用領域的拓展。

因此，如何對分子篩進行改性，合成一種分子篩催化劑具有豐富的介孔結構，同時具有高效的催化效率和長的循環使用壽命，已成為諸多生產廠商以及下游應用領域亟待解決的重要問題之一。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種磷改性氧化石墨烯的制備方法、分子篩/磷改性石墨烯復合材料及其制備方法，本發明提供的分子篩/磷改性石墨烯復合材料具有納米尺寸的分子篩均勻負載在磷改性石墨烯表面，分子篩能夠在石墨烯類材料上均勻分布，催化性能優異，而且制備方法簡單易行，適于大規模工業化生產。

本發明提供了一種磷改性氧化石墨烯的制備方法，包括以下步驟：

1)將磷源、堿和有機溶劑混合后，得到混合物；

2)向上述步驟得到的混合物加入氧化石墨烯水溶液后進行反應，后處理后，得到磷改性氧化石墨烯。