專利名稱：一種可分散的乙醇胺功能化石墨烯及其制備方法
技術領域：
本發明涉及利用石墨原料，制備可穩定分散于多種溶劑或混合溶劑中的乙醇胺功能化石墨烯的方法，屬于功能碳材料技術領域。
背景技術：
石墨烯是只有單層原子厚度，具有蜂窩結構的二維碳原子晶體，也是目前世界上最薄的材料。石墨烯因其優異的電學性能，熱力學性能、機械性能，以及特殊的量子霍爾效應和量子遂穿效應等，可望廣泛應用于分子傳感器，納米復合材料，電池，超級電容器等材料中。石墨烯的結構非常穩定，化學反應呈惰性，層與層之間有較強的范德華力，極易團聚， 這都不利于石墨烯的研究與應用。通過在石墨烯片層的周邊或缺陷處引入特定的官能團使其功能化，不但可以賦予石墨烯新的性能，而且可以進一步拓展其應用領域。功能化也將加快石墨烯成型加工及其與其他材料復合，制備新型復合材料的步伐，所以制備可穩定分散于某種溶劑中含有活性官能團的功能化石墨烯，對石墨烯的研究及制備其納米復合材料具有十分重要的意義。目前制備可分散的功能化石墨烯方法中存在一些不足之處。如Si等通過間歇性還原得到了水溶性的石墨烯，但這種石墨烯要穩定分散于水中需要調節pH在3 10之間 (Nano Lett 8(2008) 1679-1682)。如Niyogi等采用十八胺改性氧化石墨最終得到的改性石墨烯可穩定分散于四氫呋喃等溶劑中，但是其反應過程復雜且需要用到劇毒的S0C12(J Am Chem Soc 128(2006)7720-7721)。
發明內容
本發明是針對上述問題提出一種可分散的乙醇胺功能化石墨烯及其制備方法，制備的乙醇胺功能化石墨烯可穩定分散于水、DMF、丙酮、乙醇或它們的混合液中。本發明的目的通過以下技術方案實現一種可分散的乙醇胺功能化石墨烯的制備方法，其具體方法是—種可分散的乙醇胺功能化石墨烯的制備方法，包括如下步驟(1)以氧化石墨烯為原料，經超聲處理配制成氧化石墨烯的水分散液，用酸調節水分散液PH為1 3，然后按氧化石墨烯和乙醇胺質量比為1 2 1 10加入乙醇胺，攪拌充分反應后，用去離子水洗滌、過濾，收集濾渣；(2)再將上述濾渣分散于去離子水(IOOml)中，加入水合胼，在80 100°C下攪拌回流反應12 24h，經微孔濾膜抽濾、洗滌、干燥，獲得乙醇胺功能化石墨烯。優選地，所述氧化石墨烯水分散液的濃度范圍為0. 5 1. 5mg/ml。優選地，所述水合胼的加入量按氧化石墨烯和水合胼質量比為1 5 1 20。優選地，步驟(1)調pH所用酸為鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、磺酸、甲酸、乙酸。優選地，步驟(1)所述反應的溫度為0至60°C，反應時間為24h。乙醇胺功能化石墨烯經超聲處理，可穩定分散于水、DMF、丙酮、乙醇或它們的混合液中。本發明與現有技術相比具有如下優點(1)本方法采用乙醇胺作為功能化試劑，制備方法簡便，反應條件溫和；采用的改性劑無毒易得；并且得到的乙醇胺功能化石墨烯可穩定分散于多種溶劑中。(2)固體乙醇胺功能化石墨烯的良好可再分散性，以及含有活性的伯羥基與仲胺基，還可進一步參與反應，為乙醇胺功能化石墨烯的進一步利用創造了條件。
圖1為實施1制備的乙醇胺功能化石墨烯的透射電鏡照片。圖2為實施1制備的乙醇胺功能化石墨烯的原子力顯微鏡電鏡照片。圖3為實施1制備的乙醇胺功能化石墨烯的原子力顯微鏡電鏡照片的高度分布圖。圖4為實施1制備的乙醇胺功能化石墨烯在不同溶劑中超聲分散放置三個月后的數碼照片，由左往右分別為水、DMF、乙醇和丙酮。
具體實施例方式下面對本發明作進一步描述，但不限于下述實例。實施例1以0. Ig氧化石墨烯為原料，經超聲處理配制成濃度為1. Omg/ml的水分散液，用鹽酸調節水分散液PH為1，然后按氧化石墨烯和乙醇胺質量比為1 3加入乙醇胺0.3g，在 25°C下攪拌反應24h后，用去離子水洗滌、過濾，再分散于IOOml去離子水中，加入水合胼 lg，在100°C下攪拌回流反應Mh，經微孔濾膜抽濾并干燥，獲得乙醇胺功能化石墨烯。圖1 為乙醇胺功能化石墨烯的TEM照片，可以獲得尺寸為數百納米的大片功能化石墨烯。圖2 為該產物的AFM圖，可看出乙醇胺功能化石墨烯在溶劑中呈剝離狀態。圖3說明功能化石墨烯的平均厚度為2 3nm，大約為2 3層。圖4說明本實施例的乙醇胺功能化石墨烯， 可穩定分散于水、DMF、丙酮、乙醇或它們的混合液中。實施例2以0. Ig氧化石墨烯為原料，經超聲處理配制成濃度為1. Omg/ml的水分散液，用鹽酸調節水分散液PH為1，然后按氧化石墨烯和乙醇胺質量比為1 10加入乙醇胺lg，在 25°C下攪拌反應24h后，用去離子水洗滌、過濾，再分散于IOOml去離子水中，加入水合胼 lg，在100°C下攪拌回流反應Mh，經微孔濾膜抽濾并干燥，獲得乙醇胺功能化石墨烯。本實施例的乙醇胺功能化石墨烯，可穩定分散于水、DMF、丙酮、乙醇或它們的混合液中。實施例3以0. Ig氧化石墨烯為原料，經超聲處理配制成濃度為1. 5mg/ml的水分散液，用鹽酸調節水分散液PH為1，然后按氧化石墨烯和乙醇胺質量比為1 3加入乙醇胺0.3g，在 25°C下攪拌反應24h后，用去離子水洗滌、過濾，再分散于IOOml去離子水中，加入水合胼 lg，在100°C下攪拌回流反應Mh，經微孔濾膜抽濾并干燥，獲得乙醇胺功能化石墨烯。本實施例的乙醇胺功能化石墨烯，可穩定分散于水、DMF、丙酮、乙醇或它們的混合液中。實施例4
以0. Ig氧化石墨烯為原料，經超聲處理配制成濃度為0. 5mg/ml的水分散液，用硫酸調節水分散液PH為1，然后按氧化石墨烯和乙醇胺質量比為1 2加入乙醇胺0.2g， 在25°C攪拌反應24h后，用去離子水洗滌、過濾，再分散于IOOml去離子水中，加入水合胼 0. 5g，在80°C下攪拌回流反應Mh，經微孔濾膜抽濾并干燥，獲得乙醇胺功能化石墨烯。本實施例的乙醇胺功能化石墨烯，可穩定分散于水、DMF、丙酮、乙醇或它們的混合液中。實施例5以0. Ig氧化石墨烯為原料，經超聲處理配制成濃度約1. Omg/ml的水分散液，用鹽酸調節水分散液PH為3，然后按氧化石墨烯和乙醇胺質量比為1 4加入乙醇胺0.4g，在 25°C下攪拌反應24h后，用去離子水洗滌、過濾，再分散于IOOml去離子水中，加入水合胼 lg，在100°C下攪拌回流反應Mh，經微孔濾膜抽濾并干燥，獲得乙醇胺功能化石墨烯。本實施例的乙醇胺功能化石墨烯，可穩定分散于水、DMF、丙酮、乙醇或它們的混合液中。實施例6以0. Ig氧化石墨烯為原料，經超聲處理配制成濃度約1. 5mg/ml的水分散液，用鹽酸調節水分散液PH為1，然后按氧化石墨烯和乙醇胺質量比為1 7加入乙醇胺0.7g，在 60°C下攪拌反應24h后，用去離子水洗滌、過濾，再分散于IOOml去離子水中，加入水合胼 lg，在100°C下攪拌回流反應Mh，經微孔濾膜抽濾并干燥，獲得乙醇胺功能化石墨烯。本實施例的乙醇胺功能化石墨烯，可穩定分散于水、DMF、丙酮、乙醇或它們的混合液中。實施例7以0. Ig氧化石墨烯為原料，經超聲處理配制成濃度約1. Omg/ml的水分散液，用鹽酸調節水分散液PH為1，然后按氧化石墨烯和乙醇胺質量比為1 5加入乙醇胺0.5g，在 25°C下攪拌反應24h后，用去離子水洗滌、過濾，再分散于IOOml去離子水中，加入水合胼 2g，在100°C下攪拌回流反應Mh，經微孔濾膜抽濾并干燥，獲得乙醇胺功能化石墨烯。本實施例的乙醇胺功能化石墨烯，可穩定分散于水、DMF、丙酮、乙醇或它們的混合液中。實施例8以0. Ig氧化石墨烯為原料，經超聲處理配制成濃度約1. Omg/ml的水分散液，用鹽酸調節水分散液PH為2，然后按氧化石墨烯和乙醇胺質量比為1 5加入乙醇胺0.5g，在 40°C下攪拌反應24h后，用去離子水洗滌、過濾，再分散于IOOml去離子水中，加入水合胼 lg，在100°C下攪拌回流反應12h，經微孔濾膜抽濾并干燥，獲得乙醇胺功能化石墨烯。本實施例的乙醇胺功能化石墨烯，可穩定分散于水、DMF、丙酮、乙醇或它們的混合液中。
權利要求
1.一種可分散的乙醇胺功能化石墨烯的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)以氧化石墨烯為原料，經超聲處理配制成氧化石墨烯的水分散液，用酸調節水分散液PH為1 3，然后按氧化石墨烯和乙醇胺質量比為1 2 1 10加入乙醇胺，攪拌充分反應后，用去離子水洗滌、過濾，收集濾渣；(2)再將上述濾渣分散于去離子水中，加入水合胼，在80 100°C下攪拌回流反應 12 24h，經微孔濾膜抽濾、洗滌、干燥，獲得乙醇胺功能化石墨烯。
2.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯水分散液的濃度范圍為 0. 5 L 5mg/ml0
3.根據權利要求1或2所述制備方法，其特征在于，所述水合胼的加入量按氧化石墨烯和水合胼質量比為1 5 1 20。
4.根據權利要求3所述制備方法，其特征在于，步驟(1)調pH所用酸為鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、磺酸、甲酸、乙酸。
5.根據權利要求4所述制備方法，其特征在于，步驟⑴所述反應的溫度為0至60°C， 反應時間為24h。
6.一種可分散的乙醇胺功能化石墨烯，其特征在于，該石墨烯是由權利要求1 5任意一項方法制備的。
全文摘要
本發明涉及一種可分散的乙醇胺功能化石墨烯的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)以氧化石墨烯為原料，經超聲處理配制成氧化石墨烯的水分散液，用酸調節水分散液pH為1～3，然后按氧化石墨烯和乙醇胺質量比為1∶2～1∶10加入乙醇胺，攪拌充分反應后，用去離子水洗滌、過濾，收集濾渣；(2)再將上述濾渣分散于去離子水中，加入水合肼，在80～100℃下攪拌回流反應12～24h，經微孔濾膜抽濾、洗滌、干燥，獲得乙醇胺功能化石墨烯。本發明制備工藝簡單，反應條件溫和，得到的乙醇胺功能化石墨烯不僅可穩定分散于多種溶劑中，而且其中的羥基可以進一步與其它材料反應，獲得更廣泛的研究與應用。
文檔編號C01B31/04GK102320595SQ20111016204
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月16日 優先權日2011年6月16日
發明者周俊文, 汪雙鳳, 馬文石 申請人:華南理工大學