[發明專利]偕胺肟基改性氧化石墨烯材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010355311.5
• 申請日: 2020-04-29
• 公開（公告）號: CN111518248A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 匙芳廷;梁丹;劉城;曾毅楊;肖寒;吳昊巖;劉德建;旦輝;張愛;高瑞;李成金
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/44;C08F8/32
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 廖文麗;武森濤

本發明涉及一種偕胺肟基改性氧化石墨烯材料及其制備方法，屬于材料技術領域。本發明所述的氧化石墨烯的表面及其間層接枝有偕胺肟基高分子刷；所述偕胺肟基高分子刷的結構如式I所示，式I中所述的n≥2。本發明的高分子刷改性氧化石墨烯的表面及間層都枝有偕胺肟基，單個活性位點高分子刷上有多個偕胺肟基功能基團，極大的提高了吸附效率。本發明的偕胺肟基聚合反應操作簡便，接枝率穩定。本發明的方法催化劑使用量少，體系對氧氣、水分等環境要求不敏感，成本低廉，接枝分子量可控。

技術領域

本發明涉及一種偕胺肟基改性氧化石墨烯材料及其制備方法，屬于材料技術領域。

背景技術

石墨烯是一種由碳原子緊密堆積而成的二維晶體材料，因其獨特的結構，優異的電學、力學、光學、化學及熱力學性能成為科研人員研究的熱點。石墨烯的制備方法有很多，目前具備工業化大生產的只有氧化還原法，并具有生產效率高，工藝流程化、規模化的優勢。該方法是將天然石墨與強酸強氧化物反應生成氧化石墨，經過超聲或微波膨化處理成氧化石墨烯。由于氧化石墨烯表面基團眾多，適宜進行改性并可廣泛應用于其他行業。

石墨烯具有超高的比表面積，是一種潛在高效的廢水吸附劑。由于官能團密度低，石墨烯基復合材料的吸附能力較低。在各種已建立的方法中，從石墨烯表面引發的聚合被認為是提高官能團密度的有效策略。將石墨烯氧化得到氧化石墨烯以表面環境豐富的含氧基團的特點，便于進行化學接枝改性。通過引入對金屬離子有較強選擇吸附性的聚合物分子刷，可以提高材料的選擇吸附性。

李廣.偕胺肟基聚合物/納米復合材料的合成及其對鈾的吸附性能的研究[D].南華大學,2016.公開了一種聚丙烯腈/氧化石墨烯的偕胺肟化復合材料及其的制備方法：采用Hummers法制備氧化石墨烯。在燒杯中加入46mL濃硫酸，然后加入1.0g石墨粉和1.0g硝酸鈉，冰浴條件下冷卻到0℃左右，在劇烈攪拌條件下，緩慢加入6.0g高錳酸鉀，控制溶液中的溫度不高于0℃，然后將其轉移到35℃的水浴中反應2h后緩慢加入92mL蒸餾水，控制燒杯內溫度不高于98℃，繼續反應15min，燒杯中呈現棕色。然后加入280mL溫水和20mL雙氧水用來減少溶液中剩余的高錳酸鉀和二氧化錳轉化為硫酸錳，燒杯中溶液的顏色變為亮黃色，趁熱過濾，用稀鹽酸進行洗滌，60℃真空干燥得氧化石墨。將一定量干燥好的氧化石墨分散在去離子水中，超聲分散一定時間，得到穩定的烯分散液，然后冷凍干燥備用。聚丙烯腈/氧化石墨烯的制備采用Wu所提到的方法。在四口燒中加入1.0g重蒸的丙烯腈，1％的氧化石墨烯、5gDMSO及單體質量的0.5％的偶氮二異丁腈，用氮氣排空，在氮氣氣氛下，恒溫水浴鍋中65℃進行反應，反應一定時間后，將產物取出、洗滌，50度真空干燥24h，得聚丙烯腈/氧化石墨烯復合材料。將上步中制得的○P-CN/GO采用鹽酸羥胺進行還原得到○P-AO/GO，采用PEKEL[104]所提到的方法。于圓底燒瓶中加入適量NH₂OH·HCl和蒸餾水，用氫氧化鈉調pH值至6-7，加入○P-CN/GO，70℃反應12h，用蒸餾水洗至中性，60℃真空干燥24h，得○P-AO/GO吸附材料。其使用材料偶氮二異丁腈自身含有氰基，但無法形成長鏈分子刷，其吸附效率和單位體積的吸附量遠不如本發明。

發明內容

本發明要解決的第一個技術問題是提供一種新的偕胺肟基改性氧化石墨烯材料。

為解決本發明的第一個技術問題，所述材料的氧化石墨烯的表面及間層接枝有偕胺肟基高分子刷；

所述偕胺肟基高分子刷的結構如式I所示：

，

式I中所述的n≥2。

n表示聚合度，G-O代表氧化石墨烯。

所述間層是指氧化石墨烯的層與層之間的空隙，可通過SEM可以看見間層中的絮狀結構，該絮狀結構就是接枝的偕胺肟基高分子刷。