CN106744890A - 聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化石墨烯的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化石墨烯的制备方法，步骤如下：取80‑100mL 1mg·mL‑1的氧化石墨溶液，超声2‑3h，使其剥离形成氧化石墨烯溶液；将2‑3mL 20%的PDDA溶液加入到100mL去离子水中，混合均匀，然后将氧化石墨烯溶液在磁力搅拌下加入到PDDA溶液中，继续搅拌20‑50min，加入3‑4mL 80%的水合肼，搅拌均匀后置于水热釜中于80‑120℃反应2‑4h，冷却后，用去离子水进行离心、洗涤，60‑80℃下真空干燥即得PDDA功能化的石墨烯。本发明经PDDA功能化的石墨烯不仅提高了在水中的分散性，而且赋予了石墨烯正电性，为石墨烯基复合材料的制备提供了一个很好的基体，扩展了石墨烯在电分析化学中的应用。

Description

聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化石墨烯的制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化石墨烯的制备方法。

背景技术

碳材料以其独特的结构和性质在分析化学中有着重要应用。其中碳纳米管和石墨烯是碳材料中研究最深入和最热门的。碳纳米管作为一种性能优良的纳米材料在化学领域被广泛研究和应用。但是碳纳米管的唯一缺点是生产成本太高，导致以其为基体的复合材料的大规模生产受到一定的阻碍。石墨烯是补充或代替碳纳米管的理想材料。石墨烯是目前所发现的最薄的二维纳米材料，它是由碳原子以 sp2杂化的形式形成的准二维空间结构。石墨烯具有许多非常独特的性质如高的热导性、优良的机械性能和卓越的电子传输性能。然而，就像其他新发现的碳材料一样，石墨烯在其实际应用的道路上也遇到了一些阻碍。例如石墨烯片之间具有较强的范德华力，石墨烯很容易聚集，难溶于水和其他常用的有机溶剂。石墨烯的表面修饰和改性是提高石墨烯分散性和溶解度的一个重要的方法。石墨烯的功能化分为共价键功能化和非共价键功能化。共价键功能化是指利用氧化石墨烯中所含有的活性基团如羟基、羧基和环氧键，通过各种不同的化学反应对石墨烯进行共价键功能化；非共价键功能化是利用石墨烯与功能化试剂之间的相互作用力如π-π相互作用、氢键等对石墨烯进行表面功能化。功能化试剂即可以是小分子化合物，也可以是大分子化合物和聚合物。表面功能化的石墨烯不仅提高了其在溶剂中的分散性，而且赋予了它新的性质，为石墨烯在化学和材料等领域提供了新的机遇。

石墨烯的共价键功能化操作较为繁琐，实验步骤复杂，而且由于含氧官能团的引入，破坏了石墨烯的大π共轭结构，使其导电性及其他性能显著降低。而非共价键功能化实验步骤简单，易操作，而且能最大程度的保持石墨烯的共轭结构，更能发挥石墨烯的优异性能，因此被广泛采用。聚二烯丙基二甲基氯化铵 (PDDA)，是一种阳离子聚合物，常被用来作为纳米材料的稳定剂。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化石墨烯的制备方法。

一种聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化石墨烯的制备方法，步骤如下：

取80-100 mL 1mg·mL-1的氧化石墨溶液，超声2-3h，使其剥离形成氧化石墨烯溶液；将2-3 mL 20%的PDDA溶液加入到100mL去离子水中，混合均匀，然后将氧化石墨烯溶液在磁力搅拌下加入到PDDA溶液中，继续搅拌20-50min，加入3-4mL 80%的水合肼，搅拌均匀后置于水热釜中于80-120℃反应2-4h，冷却后，用去离子水进行离心、洗涤，60-80℃下真空干燥即得PDDA功能化的石墨烯。

本发明利用PDDA修饰氧化石墨烯，然后再对其进行化学还原，由于PDDA和石墨烯之间较强的π-π相互作用，阻止了石墨烯片的聚集，使该复合物在水中有很好的溶解度和分散性，并能保持数月而不团聚。经PDDA功能化的石墨烯不仅提高了在水中的分散性，而且赋予了石墨烯正电性，为石墨烯基复合材料的制备提供了一个很好的基体，扩展了石墨烯在电分析化学中的应用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

一种聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化石墨烯的制备方法，步骤如下：取80 mL 1mg·mL-1的氧化石墨溶液，超声2h，使其剥离形成氧化石墨烯溶液；将2 mL 20%的PDDA溶液加入到100mL去离子水中，混合均匀，然后将氧化石墨烯溶液在磁力搅拌下加入到PDDA溶液中，继续搅拌30min，加入3mL 80%的水合肼，搅拌均匀后置于水热釜中于90℃反应3h，冷却后，用去离子水进行离心、洗涤，80℃下真空干燥即得PDDA功能化的石墨烯。

实施例2

一种聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化石墨烯的制备方法，步骤如下：取100 mL 1mg·mL-1的氧化石墨溶液，超声3h，使其剥离形成氧化石墨烯溶液；将3 mL 20%的PDDA溶液加入到100mL去离子水中，混合均匀，然后将氧化石墨烯溶液在磁力搅拌下加入到PDDA溶液中，继续搅拌50min，加入4mL 80%的水合肼，搅拌均匀后置于水热釜中于100℃反应2h，冷却后，用去离子水进行离心、洗涤，60℃下真空干燥即得PDDA功能化的石墨烯。

实施例3

一种聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化石墨烯的制备方法，步骤如下：取90 mL 1mg·mL-1的氧化石墨溶液，超声2.5h，使其剥离形成氧化石墨烯溶液；将2.5 mL 20%的PDDA溶液加入到100mL去离子水中，混合均匀，然后将氧化石墨烯溶液在磁力搅拌下加入到PDDA溶液中，继续搅拌20min，加入3.5mL 80%的水合肼，搅拌均匀后置于水热釜中于80℃反应4h，冷却后，用去离子水进行离心、洗涤，70℃下真空干燥即得PDDA功能化的石墨烯。

Claims (1)

1.一种聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤如下：取80-100 mL 1mg·mL-1的氧化石墨溶液，超声2-3h，使其剥离形成氧化石墨烯溶液；将2-3 mL 20%的PDDA溶液加入到100mL去离子水中，混合均匀，然后将氧化石墨烯溶液在磁力搅拌下加入到PDDA溶液中，继续搅拌20-50min，加入3-4mL 80%的水合肼，搅拌均匀后置于水热釜中于80-120℃反应2-4h，冷却后，用去离子水进行离心、洗涤，60-80℃下真空干燥即得PDDA功能化的石墨烯。