[發明專利]氧化石墨烯/有機空心二氧化硅納米復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201911155003.1
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN111056550B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 陳連喜;方金金;呂博
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C01B32/198
• 分類號: C01B32/198;C01B33/18;B01J20/10;B01J20/20;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安;項青

1.氧化石墨烯/有機空心二氧化硅納米復合材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟一：制備氧化石墨烯；

步驟二：制備有機空心二氧化硅；

采用抗堿性較弱的有機硅烷和抗堿性較強的有機硅烷制備具有核殼結構的有機硅烷組合物，采用NaOH溶液刻蝕，得到有機空心二氧化硅；

步驟三：制備氧化石墨烯/有機空心二氧化硅納米復合材料；

使有機空心二氧化硅帶正電荷，再與帶負電荷的氧化石墨烯結合，得到氧化石墨烯/有機空心二氧化硅納米復合材料；

在步驟二中，制備有機空心二氧化硅，包括如下步驟：

S21：將0.3～0.4mL的乙烯基三乙氧基硅烷或2-氰基丙基三乙氧基硅烷加入到含有40～50mL的去離子水和5～10mL的無水乙醇的溶液中，在35℃反應2～3h；得到第三體系；

S22：將0.5～1.0mL的氨水加入到上述第三體系中，反應6～10h；得到第四體系；

S23：將0.4～0.5mL的3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷(TCPTES)加入上述第四體系中，再繼續攪拌6～8h；得到第二產物；

S24：將第二產物進行固液分離，得到第三產物；

分別用去離子水和乙醇洗滌第三產物后，將第三產物放入溫度為70℃干燥箱中烘干，得到2.0～2.5mg核殼結構的有機功能化的二氧化硅；

S25：將上述S24中制備得到的核殼結構的有機功能化的二氧化硅加入0.5～1.0mol/L濃度的氫氧化鈉溶液中，超聲5～10min，使核殼結構的有機功能化的二氧化硅分散，在60℃反應10～12h；得到第四產物；

S26：最后，離心分離，分別用去離子水和乙醇洗滌第四產物多次后，將第四產物放入溫度為70℃干燥箱中烘干，得到0.7～1.2mg有機空心二氧化硅。

2.根據權利要求1所述的氧化石墨烯/有機空心二氧化硅納米復合材料的制備方法，其特征在于：在步驟一中，制備氧化石墨烯包括如下步驟：

S11：在三口燒瓶中加入3～9g石墨粉、1～3g硝酸鈉和100～150mL濃硫酸形成混合體系，控制系統溫度低于5℃，在此狀態下反應2～3h；得到第一體系；

S12：將18～30g高錳酸鉀在1h內分多次加入到上述第一體系中，并通過冰水浴維持第一體系溫度不超過10℃；

然后經過機械攪拌1～2h后，將冰水浴轉為溫水浴，并將第一體系溫度維持在35℃，機械攪拌2～4h；得到第二體系；

S13：使用200～300mL去離子水緩慢加入到上述第二體系中進行快速攪拌，并控制第二體系溫度不超過90℃；攪拌15～30min后，將100～200mL雙氧水緩慢的加入到上述第二體系中，直到體系變為亮黃色即可停止加入；得到第一產物；

S14：將第一產物用1.45mol/L的稀鹽酸數次洗滌，直至第一產物加入氯化鋇無沉淀生成；再用水洗滌多次，直至第一產物加入硝酸銀無沉淀生成；最后將第一產物進行冷凍干燥，得到氧化石墨烯。

3.根據權利要求2所述的氧化石墨烯/有機空心二氧化硅納米復合材料的制備方法，其特征在于：S11中，在三口燒瓶中加入石墨粉和硝酸鈉，兩者的量分別為6g和3g；濃硫酸為150mL；控制系統溫度低于5℃，在此狀態下反應3h；

S12中，加入的高錳酸鉀為24g；

S13中，去離子水為270mL。

4.根據權利要求1所述的氧化石墨烯/有機空心二氧化硅納米復合材料的制備方法，其特征在于：在步驟二中，有機空心二氧化硅至少為硫氰基功能化的空心二氧化硅或巰基功能化的空心二氧化硅或脲基功能化的空心二氧化硅或氨基功能化的空心二氧化硅。

5.根據權利要求4所述的氧化石墨烯/有機空心二氧化硅納米復合材料的制備方法，其特征在于：在步驟S21中，添加的乙烯基三乙氧基硅烷或2-氰基丙基三乙氧基硅烷為0.3mL；

在步驟S23中，3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷的添加量為0.4mL。