CN106744834A - 一种水分散性导电石墨烯的制备方法 - Google Patents

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姚伯龙
郑春森
赵海平
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    • C01B2204/20—Graphene characterized by its properties
    • C01B2204/22—Electronic properties

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Abstract

本发明涉及一种水分散性导电石墨烯的制备方法。本发明利用氧化石墨烯表面的含氧官能团羧基和聚乙烯亚胺的氨基在耦合剂的存在下发生交联反应，从而得到聚合物接枝的氧化石墨烯，再将其利用还原剂化学还原，从而得到可以在水中稳定分散的水溶性石墨烯。本发明的水溶性石墨烯具有较好的稳定性，具有较好的应用前景和市场价值。

Description

一种水分散性导电石墨烯的制备方法
技术领域
本发明属于碳材料技术领域，具体涉及一种水分散性导电石墨烯的制备方法。
背景介绍
石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
石墨烯的结构非常稳定,化学反应呈惰性,层与层之间有较强的范德华力,极易团聚,这都不利于石墨烯的研究与应用.通过在石墨烯片层的周边或缺陷处引入特定的官能团使其功能化,不但可以赋予石墨烯新的性能,而且可以进一步拓展其应用领域.功能化也将加快石墨烯成型加工及其与其它材料复合,制备新型复合材料的步伐,考虑到环保的要求，所以制备可稳定分散于水中含有活性官能团的功能化石墨烯,对石墨烯的研究及制备其纳米复合材料具有十分重要的意义。
由于氧化石墨烯中含有大量的羧基、羟基、羰基和环氧基等活性基团,这为通过还原氧化石墨烯制备可分散的功能化石墨烯提供了基础.本文采用聚乙烯亚胺(PEI)作为功能化试剂,通过非常简易的方法得到了可稳定分散于水中的功能化石墨烯,
发明内容
本发明的目的在于提供一种水分散性导电石墨烯的制备方法。本发明主要包括氧化石墨烯(GO)的合成以及运用聚乙烯亚胺(PEI)上的氨基和氧化石墨烯上的羧基在耦合剂的作用下交联反应。以获得一种在水中可以稳定分散的功能化石墨烯。
本发明的技术方案是：
1、一种水分散性导电石墨烯的制备方法，其特征步骤为：
(1)氧化石墨烯的羧基化：在100mL的氧化石墨烯GO(浓度1mg/ml)的悬浮液中加入一定量的NaOH和氯乙酸钠水浴超声反应一定时间，将得到的澄清溶液，先用稀HCl中和，再用去离子水反复离心冲洗至中性，冷冻干燥，从而得到表面羧基化的氧化石墨烯粉体。
(2)聚乙烯亚胺(PEI)接枝氧化石墨烯(GO-PEI)的制备：取一定量的羧基化氧化石墨烯超声分散到100ml水中，然后加入一定量的EDC和NHS，接着超声一定时间，再滴加入一定量的PEI在室温下搅拌反应一段时间。接着离心处理，用超纯水洗涤沉淀。从而得到功能化氧化石墨烯GO-PEI，
(3)功能化氧化石墨烯的还原的制备：将GO-PEI重新分散在去离子水中，在一定的温度条件下用1g还原剂还原24h，还原后产物变成深黑色，接着离心处理，用蒸馏水洗涤，之后冷冻干燥，即得到功能化石墨烯GR-PEI。
如权利要求1所述的一种水分散性导电石墨烯的制备方法，其特征在于：
步骤(2)所述聚乙烯亚胺(PEI)为线性的，数均分子量(Mn＝10000)；
步骤(2)所述功能化氧化石墨烯与聚乙烯亚胺(PEI)的质量比为1：1.2～1：1.4；
步骤(3)中所述还原剂为水合肼、氨水中的至少一种；
步骤(3)中所述还原温度为80～100℃；
具体实施方式
实施例1
在100mL的氧化石墨烯GO(浓度1mg/ml)的悬浮液中加入5gNaOH和5g氯乙酸钠水浴超声反应2h，将得到的澄清溶液，先用稀HCl中和，再用去离子水反复离心冲洗至中性，冷冻干燥，从而得到表面羧基化的氧化石墨烯粉体。而聚乙烯亚胺(PEI)接枝氧化石墨烯(GO-PEI)主要通过聚乙烯亚胺(PEI)上的氨基与GO-COOH表面的羧基通过EDC/NHS耦合活化交联反应制得。具体反应步骤如下：取100mg羧基化氧化石墨烯超声分散到100ml水中，然后加入115mgEDC和35mgNHS，接着超声30分钟，再滴加入50mlPEI(5mg/ml)在室温下搅拌反应48h。接着离心处理，用超纯水洗涤沉淀。从而得到功能化氧化石墨烯GO-PEI，再将GO-PEI重新分散在去离子水中，在80℃的条件下用1g水合肼还原24h，还原后产物变成深黑色，接着离心处理，用蒸馏水洗涤，之后冷冻干燥，即得到功能化石墨烯GR-PEI。
实施例2
在100mL的氧化石墨烯GO(浓度1mg/ml)的悬浮液中加入5gNaOH和5g氯乙酸钠水浴超声反应2h，将得到的澄清溶液，先用稀HCl中和，再用去离子水反复离心冲洗至中性，冷冻干燥，从而得到表面羧基化的氧化石墨烯粉体。而聚乙烯亚胺(PEI)接枝氧化石墨烯(GO-PEI)主要通过聚乙烯亚胺(PEI)上的氨基与GO-COOH表面的羧基通过EDC/NHS耦合活化交联反应制得。具体反应步骤如下：取100mg羧基化氧化石墨烯超声分散到100ml水中，然后加入115mgEDC和35mgNHS，接着超声30分钟，再滴加入70mlPEI(5mg/ml)在室温下搅拌反应48h。接着离心处理，用超纯水洗涤沉淀。从而得到功能化氧化石墨烯GO-PEI，再将GO-PEI重新分散在去离子水中，在100℃的条件下用1g氨水还原24h，还原后产物变成深黑色，接着离心处理，用蒸馏水洗涤，之后冷冻干燥，即得到功能化石墨烯GR-PEI。

Claims (2)

1.一种水分散性导电石墨烯的制备方法，其特征步骤为：
(1)氧化石墨烯的羧基化：在100mL的氧化石墨烯GO(浓度1mg/ml)的悬浮液中加入一定量的NaOH和氯乙酸钠水浴超声反应一定时间，将得到的澄清溶液，先用稀HCl中和，再用去离子水反复离心冲洗至中性，冷冻干燥，从而得到表面羧基化的氧化石墨烯粉体。
(2)聚乙烯亚胺(PEI)接枝氧化石墨烯(GO-PEI)的制备：取一定量的羧基化氧化石墨烯超声分散到100ml水中，然后加入一定量的EDC和NHS，接着超声一定时间，再滴加入一定量的PEI在室温下搅拌反应一段时间。接着离心处理，用超纯水洗涤沉淀。从而得到功能化氧化石墨烯GO-PEI，
(3)功能化氧化石墨烯的还原制备：将GO-PEI重新分散在去离子水中，在一定的温度条件下用1g还原剂还原24h，还原后产物变成深黑色，接着离心处理，用蒸馏水洗涤，之后冷冻干燥，即得到功能化石墨烯GR-PEI。
2.如权利要求1所述的一种水分散性高导电石墨烯的制备方法，其特征在于：
步骤(2)所述聚乙烯亚胺(PEI)为线性的，数均分子量(Mn＝10000)；
步骤(2)所述功能化氧化石墨烯与聚乙烯亚胺(PEI)的质量比为1：1.2～1：1.4；
步骤(3)中所述还原剂为水合肼、氨水中的至少一种；
步骤(3)中所述还原温度为80～100℃。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108529609A (zh) * 2018-04-02 2018-09-14 深圳市本征方程石墨烯技术股份有限公司 一种石墨烯水溶液及其制备方法
CN109666259A (zh) * 2017-10-16 2019-04-23 山东欧铂新材料有限公司 一种改性氧化石墨烯、改性石墨烯和改性石墨烯环氧树脂分散液的制备方法
CN109929141A (zh) * 2019-02-22 2019-06-25 四川大学 一种聚乙烯亚胺改性的氧化石墨烯及其环氧纳米复合材料
CN109970050A (zh) * 2019-05-14 2019-07-05 广州特种承压设备检测研究院 改性石墨烯及改性石墨烯浆料的制备方法
CN110713181A (zh) * 2019-09-30 2020-01-21 北京石墨烯技术研究院有限公司 用于去除水中金属离子的改性石墨烯及其制备方法、包含其的产品与应用
CN111087651A (zh) * 2019-12-31 2020-05-01 江南大学 一种高导电水性聚氨酯/改性石墨烯复合乳液及制备方法
CN111212812A (zh) * 2017-10-12 2020-05-29 国立大学法人东京工业大学 无机粒子复合体及其制造方法、以及无机粒子复合体分散液
CN111540904A (zh) * 2020-05-08 2020-08-14 中航锂电技术研究院有限公司 锂硫电池正极材料、其制备方法及锂硫电池
CN112144294A (zh) * 2020-09-24 2020-12-29 安徽大学 面料用石墨烯改性水性聚氨酯抗菌涂层胶及其制备方法
CN116694074A (zh) * 2023-05-19 2023-09-05 南京工业大学 一种石墨烯/pi复合材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101691204A (zh) * 2009-08-13 2010-04-07 苏州纳米技术与纳米仿生研究所 生理条件下稳定的纳米氧化石墨烯及其制备方法
CN103466610A (zh) * 2013-09-25 2013-12-25 中国科学院理化技术研究所 一种石墨烯化学修饰方法
CN103920536A (zh) * 2014-04-03 2014-07-16 复旦大学 一种催化氨硼烷脱氢的高效钴催化剂的制备方法
CN104436210A (zh) * 2014-11-14 2015-03-25 上海交通大学 一种抗恶性肿瘤氧化石墨烯纳米载药系统及其制备方法
CN104743549A (zh) * 2015-03-18 2015-07-01 浙江大学 一种非层状交联氧化石墨烯薄膜及其制备方法和应用
CN105038222A (zh) * 2015-08-11 2015-11-11 河南科技大学 一种石墨烯/聚乙烯亚胺阻气复合膜及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101691204A (zh) * 2009-08-13 2010-04-07 苏州纳米技术与纳米仿生研究所 生理条件下稳定的纳米氧化石墨烯及其制备方法
CN103466610A (zh) * 2013-09-25 2013-12-25 中国科学院理化技术研究所 一种石墨烯化学修饰方法
CN103920536A (zh) * 2014-04-03 2014-07-16 复旦大学 一种催化氨硼烷脱氢的高效钴催化剂的制备方法
CN104436210A (zh) * 2014-11-14 2015-03-25 上海交通大学 一种抗恶性肿瘤氧化石墨烯纳米载药系统及其制备方法
CN104743549A (zh) * 2015-03-18 2015-07-01 浙江大学 一种非层状交联氧化石墨烯薄膜及其制备方法和应用
CN105038222A (zh) * 2015-08-11 2015-11-11 河南科技大学 一种石墨烯/聚乙烯亚胺阻气复合膜及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
侯彦敏等: ""功能石墨烯改性水性聚氨酯及其性能"", 《纺织学报》 *
陈彪: ""聚乙烯亚胺接枝氧化石墨烯作为基因传递载体的研究"", 《中国优秀硕士全文数据库 医药卫生科技辑》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111212812A (zh) * 2017-10-12 2020-05-29 国立大学法人东京工业大学 无机粒子复合体及其制造方法、以及无机粒子复合体分散液
CN109666259A (zh) * 2017-10-16 2019-04-23 山东欧铂新材料有限公司 一种改性氧化石墨烯、改性石墨烯和改性石墨烯环氧树脂分散液的制备方法
CN109666259B (zh) * 2017-10-16 2022-05-27 山东欧铂新材料有限公司 一种改性氧化石墨烯、改性石墨烯和改性石墨烯环氧树脂分散液的制备方法
CN108529609A (zh) * 2018-04-02 2018-09-14 深圳市本征方程石墨烯技术股份有限公司 一种石墨烯水溶液及其制备方法
CN109929141A (zh) * 2019-02-22 2019-06-25 四川大学 一种聚乙烯亚胺改性的氧化石墨烯及其环氧纳米复合材料
CN109970050A (zh) * 2019-05-14 2019-07-05 广州特种承压设备检测研究院 改性石墨烯及改性石墨烯浆料的制备方法
CN110713181A (zh) * 2019-09-30 2020-01-21 北京石墨烯技术研究院有限公司 用于去除水中金属离子的改性石墨烯及其制备方法、包含其的产品与应用
CN111087651A (zh) * 2019-12-31 2020-05-01 江南大学 一种高导电水性聚氨酯/改性石墨烯复合乳液及制备方法
CN111087651B (zh) * 2019-12-31 2021-10-22 江南大学 一种高导电水性聚氨酯/改性石墨烯复合乳液及制备方法
CN111540904A (zh) * 2020-05-08 2020-08-14 中航锂电技术研究院有限公司 锂硫电池正极材料、其制备方法及锂硫电池
CN112144294A (zh) * 2020-09-24 2020-12-29 安徽大学 面料用石墨烯改性水性聚氨酯抗菌涂层胶及其制备方法
CN116694074A (zh) * 2023-05-19 2023-09-05 南京工业大学 一种石墨烯/pi复合材料及其制备方法

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