[發(fā)明專利]富勒醇/石墨烯復合膜的制備方法

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• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110078052A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設計）人: 苗中正;張立云;劉衛(wèi)衛(wèi)
• 申請（專利權）人: 鹽城師范學院
• 主分類號: C01B32/154
• 分類號: C01B32/154;C01B32/184
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種富勒醇/石墨烯單層復合膜的制備方法。首先，制備單面選擇性羧基化石墨烯材料，一面具備羧基基團，一面沒有含氧基團，即一面親水，一面憎水，在氣液界面自組裝制備單層石墨烯薄膜；然后，往溶液底部緩慢注入亞硫酰氯，加熱回流反應制得酰氯化石墨烯；最后，往溶液底部注入氫氧化鈉水溶液調節(jié)pH值，注入富勒醇水溶液，冰浴條件下制備富勒醇/石墨烯單層復合膜。本發(fā)明所述方法構建了富勒醇/石墨烯單層共價復合膜，可以吸收自由基、抑制化學毒物毒性、抗輻射、防紫外光傷害、抗細胞氧化、抗細菌感染、保護細胞免受多種損傷，可廣泛應用在核磁共振造影、藥品、面膜、化妝品添加劑和等諸多領域。

技術領域

本發(fā)明涉及石墨烯復合薄膜制備領域，尤其是一種單層石墨烯單面復合富勒醇薄膜的界面制備方法。

背景技術

富勒醇是富勒烯的衍生物，可通過在富勒烯的碳上引入羥基而得到，化學性質上與富勒烯接近，可提高富勒烯的水溶性。富勒醇可以強力吸收自由基、抑制化學毒物毒性、抗輻射、防紫外光傷害、抗細胞氧化、抗細菌感染、保護細胞免受多種損傷，可廣泛應用在核磁共振造影、藥品、化妝品添加劑和等諸多領域。

二維納米材料與富勒醇復合不僅可以實現(xiàn)二維納米材料的物理/化學性質的調控，而且還可以誘導二維納米材料產生新的性質，從而顯著擴展二維納米材料的功能和應用。然而，在富勒烯-二維納米材料復合領域中仍然存在相當大的挑戰(zhàn)。首先，迄今為止報道的大多數(shù)富勒烯-二維納米材料的復合是通過兩種成分簡單混合的非共價方式合成，而只有有限的報道涉及成功構建富勒烯-二維納米材料的共價復合材料。另一個懸而未決的問題是如何在分子水平上精確確定富勒烯-二維納米材料復合材料的化學結構。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種富勒醇/石墨烯單層復合膜的制備方法。首先，制備單面選擇性羧基化石墨烯材料，一面具備羧基基團，一面沒有含氧基團，即一面親水，一面憎水，在氣液界面自組裝制備單層石墨烯薄膜；然后，往溶液底部緩慢注入亞硫酰氯，加熱回流反應制得酰氯化石墨烯；最后，往溶液底部注入氫氧化鈉水溶液調節(jié)pH值，注入富勒醇水溶液，冰浴條件下制備富勒醇/石墨烯單層復合膜。

本發(fā)明采用如下技術方案：

富勒醇/石墨烯單層復合膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)運用熔融鹽法將無水三氯化鐵與石墨混合加熱制備二階石墨插層化合物，采用氧化劑和濃酸對二階石墨烯插層化合物進行氧化插層，清洗后放入水中超聲剝離開氧化層，冰浴環(huán)境中，再次放入高錳酸鉀和濃硫酸中羧基化，清洗后加入過量雙氧水剝離碳層，得到單面選擇性羧基化石墨烯材料；

(2)將單面選擇性羧基化石墨烯材料放入水中攪拌，利用其特有的疏水親水性差異，疏水面向上接觸空氣，親水面在下接觸溶液，單面選擇性羧基化石墨烯材料分散在氣液界面，自組裝成單層石墨烯薄膜；

(3)往溶液底部緩慢注入亞硫酰氯，加熱反應制得酰氯化石墨烯；

(4)往溶液底部注入氫氧化鈉水溶液調節(jié)pH值，注入富勒醇水溶液，冰浴條件下制備富勒醇/石墨烯單層復合膜。

步驟(1)中的熔鹽法反應溫度為400℃，反應時間為4-6小時，無水三氯化鐵與石墨質量比為5∶1。

步驟(1)中的氧化劑包括氯酸鹽、高氯酸鹽、高錳酸鹽、重鉻酸鹽，過氧化鈉，濃酸為濃硫酸或者濃硫酸與濃硝酸的混合物，氧化插層時間為4-48h，溫度為0-80℃。

步驟(1)中的雙氧水與三氯化鐵的反應時間為1-4h，反應溫度為室溫。

步驟(2)中的水的氣液界面面積可以自由控制，但需要控制加入單面選擇性氧化石墨烯的量，以免形成多層結構。

步驟(3)中加熱溫度為70-90℃，反應時間為1-12h。

步驟(4)中的pH值為10-12，反應時間為0.5-6h。