[發明專利]一種官能化石墨烯及其制備方法和聚有機硅氧烷

有效

• 申請號: 201711455687.8
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108219139B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 徐焰;林悅;史蒂夫·霍奇;安德烈·法拉利
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司;劍橋大學
• 主分類號: C08G77/06
• 分類號: C08G77/06;C08G77/04;C08K9/06;C08K3/04;C08K7/00;C08K3/22;C08K3/28;C08K3/38;C08L83/04;C09K5/14
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1.一種官能化石墨烯，其特征在于，包括多個活性分子和石墨烯，多個所述活性分子之間是相互隔離的，每一所述活性分子均通過C-O-Si共價鍵接枝在所述石墨烯上，且至少一個所述活性分子通過多個所述C-O-Si共價鍵接枝在所述石墨烯上，所述C-O-Si共價鍵中的C來自所述石墨烯；

所述活性分子的主鏈結構為至少兩個Si-O鍵串聯后，再與Si鍵串聯的結構；所述活性分子具有至少兩個活性官能團，在所述官能化石墨烯分散在有機硅油中時，所述活性官能團能夠與所述有機硅油中的分子發生化學反應；

所述石墨烯為多層石墨烯，所述活性分子接枝在所述多層石墨烯的表面，以及接枝在所述多層石墨烯中相鄰兩層石墨烯之間。

2.根據權利要求1所述的官能化石墨烯，其特征在于，

所述官能化石墨烯中碳元素的重量百分比大于或等于50％且小于或等于99.8％，氧元素的重量百分比大于或等于0.1％且小于或等于49.9％，硅元素的重量百分比大于或等于0.1％且小于或等于49.9％。

3.根據權利要求1或2所述的官能化石墨烯，其特征在于，所述至少兩個活性官能團中的每個活性官能團與所述主鏈結構中的一個Si連接。

4.根據權利要求1或2所述的官能化石墨烯，其特征在于，

所述至少兩個活性官能團包括至少一個硅氫鍵或不飽和鍵和至少一個含氧的可水解基團。

5.根據權利要求4所述的官能化石墨烯，其特征在于，所述含氧的可水解基團為烷氧基或酰氧基。

6.根據權利要求1或2所述的官能化石墨烯，其特征在于，所述石墨烯為石墨烯納米片、氧化石墨烯或還原的氧化石墨烯。

7.根據權利要求6所述的官能化石墨烯，其特征在于，

在所述石墨烯為石墨烯納米片的情況下，所述官能化石墨烯的橫向尺寸大于或等于0.1微米且小于或等于150微米；或，

在所述石墨烯為氧化石墨烯或還原的氧化石墨烯的情況下，所述官能化石墨烯的橫向尺寸大于或等于1微米且小于或等于150微米。

8.根據權利要求1或2所述的官能化石墨烯，其特征在于，所述官能化石墨烯的導電率為大于或等于10^-8S/m且小于或等于1000S/m。

9.根據權利要求1或2所述的官能化石墨烯，其特征在于，所述C-O-Si共價鍵中的Si來自所述活性分子的主鏈結構。

10.根據權利要求1或2所述的官能化石墨烯，其特征在于，至少一個所述活性分子通過一個所述C-O-Si共價鍵接枝在所述石墨烯上。

11.一種如權利要求1至10任意一項所述官能化石墨烯的制備方法，其特征在于，

對分散有石墨烯和硅烷偶聯劑的溶液進行加熱處理，得到第一溶液，所述第一溶液中分散有表面接枝硅烷的石墨烯，所述表面接枝硅烷的石墨烯是由所述硅烷偶聯劑的可水解基團與所述石墨烯表面的含氧官能團發生化學反應得到的，所述石墨烯為多層石墨烯，所述石墨烯的表面是指所述多層石墨烯的表面，以及所述多層石墨烯中相鄰兩層石墨烯之間；

對所述第一溶液進行加熱處理，得到第二溶液，所述第二溶液中分散有所述官能化石墨烯，所述官能化石墨烯中的活性分子是接枝在所述表面接枝硅烷的石墨烯表面的至少三個硅烷發生聚合反應得到的；

對所述第二溶液進行干燥處理，得到所述官能化石墨烯。

12.根據權利要求11所述的制備方法，其特征在于，所述第一溶液中還分散有所述硅烷偶聯劑，則所述官能化石墨烯中的活性分子是所述接枝硅烷的石墨烯表面接枝的至少三個硅烷之間發生聚合反應得到的，或者，是所述接枝硅烷的石墨烯表面接枝的至少兩個硅烷與所述硅烷偶聯劑發生聚合反應得到的。