[發(fā)明專利]一種氧化石墨烯表面化學(xué)修飾的方法及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810129357.8
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號(hào): CN108342099A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬麗春;郭世梅;宋國君;谷正;王剛;王明業(yè);石龍龍
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): C09C1/46
• 分類號(hào): C09C1/46;C09C3/06;C09C3/08;C08K9/02;C08K9/04;C08K3/04;C08L63/00;C01B32/198
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

1.一種氧化石墨烯表面化學(xué)修飾的方法，其特征在于：該方法按以下步驟進(jìn)行；

步驟一、制備氧化石墨烯：

①、將石墨、硝酸鈉和濃硫酸加入到三口燒瓶中，將三口燒瓶置于在0℃～5℃的冰水浴中并在攪拌速度為300r/min～400r/min下攪拌反應(yīng)30min～40min，得到反應(yīng)液Ⅰ；

步驟一①中所述的濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96％～98％；

步驟一①中所述的石墨的質(zhì)量與濃硫酸的體積比為(6g～8g):(360mL～500mL)；

步驟一①中所述的硝酸鈉的質(zhì)量與濃硫酸的體積比為(2g～4g):(360mL～500mL)；

②、向反應(yīng)液Ⅰ中加入高錳酸鉀，再將三口燒瓶置于在0℃～5℃的冰水浴中在攪拌速度為300r/min～400r/min下攪拌反應(yīng)2h～3h，得到反應(yīng)液Ⅱ；

步驟一②中所述的高錳酸鉀與步驟一①中所述的石墨的質(zhì)量比為(20～25):(6～8)；

③、將反應(yīng)液Ⅱ的溫度升溫至35℃～40℃，并在溫度為35℃～40℃下反應(yīng)17h～19h，再加入蒸餾水，得到反應(yīng)液Ⅲ；

步驟一③中所述的蒸餾水的體積與步驟一①中所述的石墨的質(zhì)量比為(400mL～600mL):(6g～8g)；

④、將反應(yīng)液Ⅲ在攪拌速度為300r/min～400r/min下攪拌1h～2h，再加入蒸餾水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96％～98％的過氧化氫，得到反應(yīng)液Ⅳ；

步驟一④中所述的蒸餾水的體積與步驟一①中所述的石墨的質(zhì)量比為(600mL～800mL):(6g～8g)；

步驟一④中所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96％～98％的過氧化氫的體積與步驟一①中所述的石墨的質(zhì)量比為(40mL～60mL):(6g～8g)；

⑤、將反應(yīng)液Ⅳ在攪拌速度為300r/min～400r/min下攪拌20min～40min，再在超聲功率為180W～200W下超聲30min～50min，然后靜置6h～8h，將上清液倒掉，得到混合物Ⅰ；

⑥、以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14％～16％的氯化氫溶液為清洗劑，在離心速度為6000r/min～8000r/min的離心速度下對混合物Ⅰ進(jìn)行離心清洗，直至混合物Ⅰ的上清液加入0.1～0.15mol/L的氯化鋇溶液不再產(chǎn)生沉淀，得到氯化氫溶液清洗后的混合物Ⅰ；

⑦、使用去離子水對氯化氫溶液清洗后的混合物Ⅰ進(jìn)行清洗，直至清洗液的pH值為7，得到去離子水清洗后的混合物Ⅰ；

⑧、將去離子水清洗后的混合物Ⅰ放入冷凍干燥機(jī)中，干燥后得到固體物Ⅰ，最后將固體物Ⅰ研磨并過300目篩，篩下物即為氧化石墨烯；

步驟二、氧化石墨烯的羥基化處理

①、稱取氫化鋁鋰置于圓底燒瓶中，再加入四氫呋喃得到飽和的LiAlH₄與THF的混合物Ⅱ；

步驟二①中所述的氫化鋁鋰的質(zhì)量與四氫呋喃的體積比為(4g～5g):(100mL～120mL)；

②、向混合物Ⅱ中加入步驟一得到的氧化石墨烯，然后在超聲功率為180W～200W下超聲0.5h～1h得到混合物Ⅲ；

步驟二②所述的向混合物Ⅱ中加入的步驟一得到的氧化石墨烯與步驟二①中氫化鋁鋰的質(zhì)量比為(2g～3g):(4g～5g)；

③、將混合物Ⅲ在攪拌速度為100r/min～200r/min下及室溫下攪拌反應(yīng)2h～3h，得到混合物Ⅳ；

④、向混合物Ⅳ中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96％～98％的鹽酸至混合物Ⅳ中，當(dāng)混合物Ⅳ的上清液變清澈后用去離子水洗滌3次～5次，將洗滌后的混合物Ⅳ置于80℃～90℃真空干燥箱中干燥6h～12h，得到羥基化處理的氧化石墨烯；

步驟三、三聚氯氰修飾氧化石墨烯

①、將步驟二制備的羥基化處理的氧化石墨烯和四氫呋喃加入到三口燒瓶中，然后在超聲功率為180W～200W下超聲1h～2h得到反應(yīng)液Ⅴ；

②、向反應(yīng)液Ⅴ中加入三聚氯氰和三乙胺，在70℃～80℃條件下加熱并攪拌回流24h～36h，得到反應(yīng)液Ⅵ；

步驟三②中所述的三聚氯氰與步驟三①中所述的羥基化處理的氧化石墨烯的質(zhì)量比為(3g～4g):(1g～2g)；

步驟三②中所述的三乙胺與步驟三①中所述的羥基化處理的氧化石墨烯的質(zhì)量比為(4g～6g):(1g～2g)；

③、先用四氫呋喃洗滌反應(yīng)液Ⅵ3次～4次，再用乙醇洗滌反應(yīng)液Ⅵ3次～4次，然后將洗滌后的反應(yīng)液Ⅵ進(jìn)行干燥，得到三聚氯氰修飾的氧化石墨烯；

步驟四、二乙烯三胺修飾氧化石墨烯

①、將步驟三制備的三聚氯氰修飾的氧化石墨烯加入三口燒瓶中，再加入二氯甲烷并在超聲功率為180W～200W下超聲分散1h～2h；

步驟四①中所述的三聚氯氰修飾的氧化石墨烯的質(zhì)量與步驟四①中所述的二氯甲烷的體積比為(0.2g～0.4g):(30mL～60mL)；

②、取二乙烯三胺和氫氧化鈉溶于15mL～30mL去離子水中，混合均勻得到混合液；

步驟四②中所述的二乙烯三胺與步驟四①中所述的三聚氯氰修飾的氧化石墨烯的質(zhì)量比為(1g～2g):(0.2g～0.4g)；

步驟四②中所述的步驟四②中所述的與步驟四①中所述的三聚氯氰修飾的氧化石墨烯的質(zhì)量比為(2g～4g):(0.2g～0.4g)；

③、將步驟四②中所述的混合液加入到步驟四①中所述的三口燒瓶中，在80℃～90℃條件下反應(yīng)12h～24h，得到反應(yīng)液Ⅶ；

④、將應(yīng)液Ⅶ進(jìn)行蒸餾處理，再用乙醇和去離子水分別洗滌蒸餾剩余產(chǎn)物3次～4次，最后將洗滌后的蒸餾剩余產(chǎn)物干燥，得到三嗪衍生物化學(xué)修飾的氧化石墨烯。