專利名稱：一種胺基化磁性石墨烯的制備方法
技術領域：
本發明屬于納米復合材料技術領域，特別涉及一種胺基化磁性石墨烯的制備方法。
背景技術：
石墨烯具有良好的導電性、機械強度、催化性能、光學性能、吸附性能等，它是目前室溫導電速度最快、力學強度最大、導熱能力最強的材料，由于這些物理性能，石墨烯被廣泛應用在多個領域，如:傳感器、催化、能源材料等；磁性材料是古老而應用廣泛的功能材料，小于20 nm的磁性氧化鐵納米粒子在室溫的狀態下具有超順磁性，在外磁場的作用下產生磁響應；根據這些特性，磁性氧化鐵納米粒子已經在磁性分離、磁性監測、核磁共振、藥物控釋等方面顯示出了誘人的應用前景；磁性石墨烯由于結合了石墨烯和磁性納米顆粒的優點，吸引了眾多研究小組的興趣；陳永勝課題組Journal of Materials Chemistry 19(2009)2710-2714通過 化學沉淀法制備了磁性納米粒子-石墨烯復合材料；俞書宏課題組Small 6 (2010) 169-173通過在聚苯乙烯磺酸鈉包裹的氧化石墨烯溶液中高溫分解乙酰丙酮鐵來制備磁性納米粒子-石墨烯復合材料，使復合材料表面接上了不同含量的磁性納米粒子；Chan等Carbon 48 (2010)3139-3144通過化學交聯法合成了磁性納米粒子-石墨烯復合材料，但他們采用二氧化硅包覆磁性納米粒子，大大降低了復合材料的飽和磁化強度；盡管已有較多有關磁性石墨烯的報道，表面帶正電荷的胺基化磁性石墨烯鮮見報道。
發明內容
本發明的目的是提供一種胺基化磁性石墨烯的制備方法，該制備方法利用氧化石墨烯在水熱還原成石墨烯的同時，負載上胺基化的磁性氧化鐵納米顆粒，制備出胺基化磁性石墨烯功能材料。具體步驟為:
(I)將3飛毫摩爾三價鐵鹽加入到40毫升濃度為0.5飛毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌廣2小時使三價鐵鹽充分溶解，制得含有三價鐵鹽的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟⑴制得的含有三價鐵鹽的氧化石墨烯溶液中加入擴25毫摩爾有機堿，攪拌3(Tl20分鐘，制得含有有機堿和三價鐵鹽的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟(2)制得的含有有機堿和三價鐵鹽的氧化石墨烯混合溶液轉入到水熱反應釜中，在15(T200°C下反應8 24小時，然后冷卻到室溫，經離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時，即制得胺基化磁性石墨烯。所述三價鐵鹽為氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、高氯酸鐵和檸檬酸鐵中的一種。所述有機堿為甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸N，N 二乙基氨基乙酯、N- (3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、三乙胺和乙二胺中的一種，且所述有機堿均為分析純。本發明的方法具有反應溫和、操作簡單、便于分離、合成安全性高以及環境污染小等優點；所制備的胺基化磁性石墨烯具有很好的超順磁性能，磁性氧化鐵納米粒子分散均勻，且表面含有有機胺分子，在吸附、生物分離和磁性催化等方面有很好的應用前景。
圖1為本發明實施例1制備的胺基化磁性石墨烯在磁場條件下表現磁性能的照片。圖2為本發明實施例1制備的胺基化磁性石墨烯在室溫下的磁滯回線。圖3為本發明實施例1制備的胺基化磁性石墨烯的透射電子顯微鏡圖。圖4為本發明實施例1制備的胺基化磁性石墨烯的紅外光譜圖。
具體實施例方式以下實施例中所使用的有機堿均為分析純。實施例1:
(I)將3毫摩爾氯化鐵加入到40毫升濃度為4毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌I小時，制得含有氯化鐵的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟(I)制得的含有氯化鐵的氧化石墨烯溶液中加入9毫摩爾甲基丙烯酸二甲氨乙酯，攪拌30分鐘，制得含有甲基丙烯酸二甲氨乙酯和氯化鐵的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟⑵制得的含有甲基丙烯酸二甲氨乙酯和氯化鐵的氧化石墨烯混合溶液轉入到100毫升的水熱反 應爸中,在150°C下反應8小時,然后冷卻到室溫,經離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時，即制得胺基化磁性石墨烯。實施例2:
(I)將4毫摩爾硫酸鐵加入到40毫升濃度為0.5毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌1.5小時，制得含有硫酸鐵的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟(I)制得的含有硫酸鐵的氧化石墨烯溶液中加入12毫摩爾甲基丙烯酸_■乙基氣基乙酷，攬祥45分鐘，制得含有甲基丙稀酸_■乙基氣基乙酷和硫酸鐵的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟(2)制得的含有甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯和硫酸鐵的氧化石墨烯混合溶液轉入到100毫升的水熱反應釜中，在200°C下反應12小時，然后冷卻到室溫，經離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時，即制得胺基化磁性石墨烯。實施例3:
(I)將6毫摩爾硝酸鐵加入到40毫升濃度為6毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌2小時，制得含有硝酸鐵的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟(I)制得的含有硝酸鐵的氧化石墨烯溶液中加入25毫摩爾丙烯酸二甲基氨基乙酯，攪拌120分鐘，制得含有丙烯酸二甲基氨基乙酯和硝酸鐵的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟(2)制得的含有丙烯酸二甲基氨基乙酯和硝酸鐵的氧化石墨烯混合溶液轉入到100毫升的水熱反應釜中，在160°C下反應16小時，然后冷卻到室溫，經離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時，即制得胺基化磁性石墨烯。
實施例4:
(I)將3毫摩爾高氯酸鐵加入到40毫升濃度為3毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌I小時，制得含有高氯酸鐵的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟(I)制得的含有高氯酸鐵的氧化石墨烯溶液中加入15毫摩爾丙烯酸N，N二乙基氨基乙酯，攪拌60分鐘，制得含有丙烯酸N，N二乙基氨基乙酯和高氯酸鐵的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟(2)制得的含有丙烯酸N，N 二乙基氨基乙酯和高氯酸鐵的氧化石墨烯混合溶液轉入到100毫升的水熱反應釜中，在180°C下反應20小時，然后冷卻到室溫，經離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時，即制得胺基化磁性石墨烯。實施例5:
(I)將5毫摩爾檸檬酸鐵加入到40毫升濃度為5毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌1.5小時，制得含有檸檬酸鐵的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟(I)制 得的含有檸檬酸鐵的氧化石墨烯溶液中加入20毫摩爾N_(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺，攪拌100分鐘，制得含有N- (3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和檸檬酸鐵的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟(2)制得的含有N- (3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和檸檬酸鐵的氧化石墨烯混合溶液轉入到100毫升的水熱反應釜中，在170°C下反應24小時，然后冷卻到室溫，經離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時，即制得胺基化磁性石墨烯。實施例6:
(I)將4毫摩爾氯化鐵加入到40毫升濃度為4毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌2小時，制得含有氯化鐵的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟(I)制得的含有氯化鐵的氧化石墨烯溶液中加入16毫摩爾三乙胺，攪拌45分鐘，制得含有三乙胺和氯化鐵的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟⑵制得的含有三乙胺和氯化鐵的氧化石墨烯混合溶液轉入到100毫升的水熱反應釜中，在150°C下反應8小時，然后冷卻到室溫，經離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時，即制得胺基化磁性石墨烯。
權利要求
1.一種胺基化磁性石墨烯的制備方法，其特征在于具體步驟為: (1)將3飛毫摩爾三價鐵鹽加入到40毫升濃度為0.5飛毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌廣2小時使三價鐵鹽充分溶解，制得含有三價鐵鹽的氧化石墨烯溶液； (2)向步驟(I)制得的含有三價鐵鹽的氧化石墨烯溶液中加入擴25毫摩爾有機堿，攪拌3(Tl20分鐘，制得含有有機堿和三價鐵鹽的氧化石墨烯混合溶液； (3)將步驟(2)制得的含有有機堿和三價鐵鹽的氧化石墨烯混合溶液轉入到水熱反應釜中，在15(T200°C下反應8 24小時，然后冷卻到室溫，經離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時，即制得胺基化磁性石墨烯； 所述三價鐵鹽為氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、高氯酸鐵和檸檬酸鐵中的一種； 所述有機堿為甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸N，N 二乙基氨基乙酯、N- (3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、三乙胺和乙二胺中的一種，且所述有機堿均為分析純。
全文摘要
本發明公開了一種胺基化磁性石墨烯的制備方法。將3~6毫摩爾三價鐵鹽加入到40毫升濃度為0.5~6毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌1~2小時使三價鐵鹽充分溶解；再加入9~25毫摩爾有機堿，攪拌30~120分鐘，制得含有有機堿和三價鐵鹽的氧化石墨烯混合溶液；最后將制得的混合溶液轉入到水熱反應釜中，在150~200℃下反應8~24小時，然后冷卻到室溫，經離心分離水洗后在60℃下真空干燥24小時，即制得胺基化磁性石墨烯。本發明的方法具有反應溫和、操作簡單、便于分離、合成安全性高以及環境污染小等優點；所制備的胺基化磁性石墨烯具有很好的超順磁性能，在吸附、生物分離和磁性催化等方面有很好的應用前景。
文檔編號C01B31/04GK103183343SQ201310133599
公開日2013年7月3日 申請日期2013年4月17日 優先權日2013年4月17日
發明者周立, 何本釗, 黃佳昌 申請人:桂林理工大學