CN107043106A - 一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法 - Google Patents

一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107043106A
CN107043106A CN201710131270.XA CN201710131270A CN107043106A CN 107043106 A CN107043106 A CN 107043106A CN 201710131270 A CN201710131270 A CN 201710131270A CN 107043106 A CN107043106 A CN 107043106A
Authority
CN
China
Prior art keywords
product
graphene oxide
carbonate
scion grafting
ethylenediamine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710131270.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107043106B (zh
Inventor
宋居正
陈炎
陈曦
闫渊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linhe Climate Technology Beijing Co ltd
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201710131270.XA priority Critical patent/CN107043106B/zh
Publication of CN107043106A publication Critical patent/CN107043106A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107043106B publication Critical patent/CN107043106B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2204/00—Structure or properties of graphene
    • C01B2204/20—Graphene characterized by its properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/90—Other properties not specified above

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供了一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法，包括如下步骤：步骤一，将石墨采用改性的Hummers法制备成氧化石墨烯溶液，并用稀盐酸和去离子水反复离心洗去其中杂质；步骤二，剧烈搅拌下，往氧化石墨烯溶液中加入乙二胺，在高温油浴条件下，氧化石墨烯的含氧官能团与乙二胺的一个胺根反应，产物记作产物A；步骤三，在冰浴条件下，采用滴定管向产物A中滴加浓盐酸，浓盐酸与乙二胺的另一个胺根反应，产物记作产物B；步骤四，在水浴条件下，向产物B中滴加过量饱和碳酸钠溶液，并剧烈搅拌，碳酸根取代氯离子与胺根枝接，产物记作产物C；步骤五，过滤、烘干产物C即可得到表面枝接有碳酸根的氧化石墨烯；本发明方法简单，制备过程杂质易分离，且产物转化率高，适合大规模制备生产，同时为氧化石墨烯表面官能团的改性提供借鉴。

Description

一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法
技术领域
本发明涉及一种枝接碳酸根的方法，具体涉及一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法。
背景技术
石墨烯作为热门二维纳米材料，近年来受到越来越多的关注。其具有优异的力学、电学、热学等特性，在气体吸附、微纳制造、光学催化、复合材料制备、超级电容等方面均有应用。
大气中二氧化碳的直接捕集是控制大气二氧化碳浓度的重要手段，设计、制备新型的二氧化碳捕集材料是实现二氧化碳高效低成本捕集的关键点。纳米多孔材料如氧化石墨烯等具有发达的孔隙结构、表面官能团易于枝接改性等优点，经过特殊处理可以成为优异的二氧化碳吸附材料。
如果以氧化石墨烯为前驱体制备二氧化碳吸附材料，必须在其表面附着有效官能团如碳酸根等。当前常见的的附着方式为物理附着，该附着方式易受液态水影响，附着的碳酸根易被水冲掉。作为吸附材料难以实际应用。
为避免氧化石墨烯表面的碳酸根被水冲洗掉，必须将碳酸根与氧化石墨烯表面化学枝接。但是氧化石墨烯表面的含氧官能团很难与碳酸根反应，无法枝接。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的制备方法，使碳酸根通过化学键与氧化石墨烯连接，大大增强附着稳定性，不会被水冲洗掉。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法，包括如下步骤：
步骤一，将石墨采用改性的Hummers法制备成氧化石墨烯溶液：首先将天然石墨鳞片与硝酸钠加入一定量的浓硫酸中，冰浴条件下反应2小时；然后加入高锰酸钾冰浴下继续反应2小时；撤去冰浴，将上述反应溶液移入35℃油浴中继续反应1小时；然后向上述反应液中加入去离子水，升温至98℃继续反应30分钟；最后加入双氧水和大量去离子水并搅拌1小时使反应停止。最终产物用稀盐酸和去离子水反复离心洗涤，洗去其中杂质并剥离氧化石墨，得到氧化石墨烯溶液；
步骤二，剧烈搅拌下，往氧化石墨烯溶液中加入乙二胺，在高温油浴条件下，氧化石墨烯的含氧官能团与乙二胺的一个胺根反应，产物记作产物A；
步骤三，在冰浴条件下，采用滴定管向产物A中滴加浓盐酸，浓盐酸与乙二
胺的另一个胺根反应，产物记作产物B；
步骤四，在水浴条件下，向产物B中滴加过量饱和碳酸钠溶液，并剧烈搅拌，
碳酸根取代氯离子与胺根枝接，产物记作产物C；
步骤五，过滤洗涤、烘干产物C即得到表面枝接有碳酸根的氧化石墨烯。
优选的，在步骤一中，天然石墨鳞片、硝酸钠、高锰酸钾的质量比为2:1:6；天然石墨鳞片与浓硫酸比例为1g:26ml；天然石墨鳞片与第一次所加去离子水比例为1g:46ml；天然石墨鳞片与第二次所加去离子水比例为1g:80ml；天然石墨鳞片与双氧水比例为1g:2ml。
优选的，步骤一中，石墨粒径大小为8000目。
优选的，步骤二中，控制氧化石墨烯与乙二胺的物质的量之比为1：1.1，油浴温度控制为95℃，反应时间控制为24小时。
优选的，步骤三中，浓盐酸与乙二胺的物质的量之比为1：1.1，反应控制为2小时。
优选的，步骤四中，水浴温度控制为40℃，饱和碳酸钠与与步骤三种浓盐酸的物质的量之比为1.1:2，反应时间控制为2小时。
优选的，步骤五中，采用50℃真空干燥箱烘干24小时。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)制备方法相对简单，原材料成本低，产物生成率高。
(2)通过乙二胺作为中间“桥梁”，实现碳酸根的枝接，开创了氧化石墨烯官能团改性的新思路。
(3)枝接碳酸根采用化学键连接，相比物理附着方式，稳定性高。
附图说明
图1为对GO_EDA_CO3进行二氧化碳吸附测试的测试结果。
具体实施方式
本实施例涉及一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的制备方法，包括如下步骤，
步骤一，称取5g天然石墨鳞片与2.5g硝酸钠加入130ml的浓硫酸中，冰浴条件下反应2h；然后加入15g高锰酸钾冰浴下继续反应2h；撤去冰浴，将上述反应溶液移入35℃油浴中继续反应1h；然后向上述反应液中加入去230ml离子水，升温至98℃继续反应30min；最后加入10ml双氧水和400ml去离子水并搅拌1h使反应停止；最终产物用稀盐酸和去离子水反复离心洗涤，洗去其中杂质并剥离氧化石墨，得到氧化石墨烯溶液；
步骤二，取100ml步骤一中制备的氧化石墨烯溶液中，在95℃油浴条件下，剧烈搅拌并加入0.15mol乙二胺，反应持续24h；
步骤三，在冰浴条件下，向步骤二的产物中滴加0.165mol浓盐酸并剧烈搅拌，反应2h；
步骤四，在40℃水浴条件下，向步骤三的产物中滴加0.09mol饱和碳酸钠溶液并剧烈搅拌，反应持续2h；
步骤五，过滤洗涤步骤四的产物，并在50℃真空干燥箱内干燥24h,即可得到表面枝接有碳酸根的氧化石墨烯，记作GO_EDA_CO3。
图1为对GO_EDA_CO3进行二氧化碳吸附测试的测试结果。图中正方形数据点为二氧化碳浓度，三角形数据点为空气湿度。将GO_EDA_CO3吸附二氧化碳饱和后，放入充满空气的密闭空间内。增加空间内湿度，GO_EDA_CO3解吸附二氧化碳，空间内的二氧化碳浓度迅速升高；降低空间内湿度，GO_EDA_CO3吸附二氧化碳浓度，空间内二氧化碳浓度迅速降低。重复该过程多次，可以发现GO_EDA_CO3的二氧化碳吸附性能及再生性能并没有衰减。
以上对本发明的具体实施例进行了描述，需要指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一，将石墨采用改性的Hummers法制备成氧化石墨烯溶液：首先将天然石墨鳞片与硝酸钠加入一定量的浓硫酸中，冰浴条件下反应2小时；然后加入高锰酸钾冰浴下继续反应2小时；撤去冰浴，将上述反应溶液移入35℃油浴中继续反应1小时；然后向上述反应液中加入去离子水，升温至98℃继续反应30分钟；最后加入双氧水和大量去离子水并搅拌1小时使反应停止；最终产物用稀盐酸和去离子水反复离心洗涤，洗去其中杂质并剥离氧化石墨，得到氧化石墨烯溶液；
步骤二，剧烈搅拌下，往氧化石墨烯溶液中加入乙二胺，在高温油浴条件下，氧化石墨烯的含氧官能团与乙二胺的一个胺根反应，产物记作产物A；
步骤三，在冰浴条件下，采用滴定管向产物A中滴加浓盐酸，浓盐酸与乙二胺的另一个胺根反应，产物记作产物B；
步骤四，在水浴条件下，向产物B中滴加过量饱和碳酸钠溶液，并剧烈搅拌，碳酸根取代氯离子与胺根枝接，产物记作产物C；
步骤五，过滤、烘干产物C即得到表面枝接有碳酸根的氧化石墨烯。
2.如权利要求1所述的一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法，其特征在于：在步骤一中，天然石墨鳞片、硝酸钠、高锰酸钾的质量比为2:1:6；天然石墨鳞片与浓硫酸比例为1g:26ml；天然石墨鳞片与第一次所加去离子水比例为1g:46ml；天然石墨鳞片与第二次所加去离子水比例为1g:80ml；天然石墨鳞片与双氧水比例为1g:2ml。
3.如权利要求1所述的一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法，其特征在于：在步骤一中，石墨粒径大小为8000目。
4.如权利要求1所述的一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法，其特征在于：在步骤二中，控制氧化石墨烯与乙二胺的物质的量之比为1：1.1，油浴温度控制为95℃，反应时间控制为24小时。
5.如权利要求1所述的一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法，其特征在于：在步骤三中，浓盐酸与乙二胺的物质的量之比为1：1.1，反应控制为2小时。
6.如权利要求1所述的一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的制备方法，其特征在于：在步骤四中，水浴温度控制为40℃，饱和碳酸钠与步骤三中浓盐酸的物质的量之比为1.1:2，反应时间控制为2小时。
7.如权利要求1所述的一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的制备方法，其特征在于：在步骤五中，采用50℃真空干燥箱烘干24小时。
CN201710131270.XA 2017-03-07 2017-03-07 一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法 Active CN107043106B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710131270.XA CN107043106B (zh) 2017-03-07 2017-03-07 一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710131270.XA CN107043106B (zh) 2017-03-07 2017-03-07 一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107043106A true CN107043106A (zh) 2017-08-15
CN107043106B CN107043106B (zh) 2019-09-03

Family

ID=59545281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710131270.XA Active CN107043106B (zh) 2017-03-07 2017-03-07 一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107043106B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107552000A (zh) * 2017-09-26 2018-01-09 江苏优纳优盛新材料有限公司 季胺化氧化石墨烯制备二氧化碳吸附材料的方法及其产品

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104555996A (zh) * 2014-07-28 2015-04-29 南京新月材料科技有限公司 氨基化石墨烯薄膜的制备方法及其应用
US9126137B1 (en) * 2012-07-18 2015-09-08 Battelle Memorial Institute Polymer nanocomposites for gas separation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9126137B1 (en) * 2012-07-18 2015-09-08 Battelle Memorial Institute Polymer nanocomposites for gas separation
CN104555996A (zh) * 2014-07-28 2015-04-29 南京新月材料科技有限公司 氨基化石墨烯薄膜的制备方法及其应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
VITTHAL B. SAPTAL ET AL.,: "Hybrid Amine-Functionalized Graphene Oxide as a Robust Bifunctional Catalyst for Atmospheric Pressure Fixation of Carbon Dioxide using Cyclic Carbonates", 《CHEMSUSCHEM》 *
YUNXIA ZHAO ET AL.，: "Preparation and characterization of aminated graphite oxide for CO2 capture", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107552000A (zh) * 2017-09-26 2018-01-09 江苏优纳优盛新材料有限公司 季胺化氧化石墨烯制备二氧化碳吸附材料的方法及其产品

Also Published As

Publication number Publication date
CN107043106B (zh) 2019-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104386684B (zh) 一种石墨烯的制备方法及石墨烯
CN105502386B (zh) 一种微孔碳纳米片的制备方法
CN106902744B (zh) 一种室温下制备MIL-100(Fe)的方法
CN106517155B (zh) 一种环境友好型制备石墨烯的方法
CN106914225A (zh) 一种纤维素基双功能吸附剂的制备方法
CN104226255A (zh) 一种金属有机骨架-氧化石墨烯复合材料的制备方法
CN104709906A (zh) 一种三维分级多孔活性炭材料的制备方法
CN108083262A (zh) 一种还原氧化石墨烯-二氧化硅块体气凝胶的制备方法
CN107265434A (zh) 一种竹制纳米纤维素/还原氧化石墨烯复合碳气凝胶的制备方法及其应用
CN106744803A (zh) 一种制备多孔碳的方法与多孔碳
CN103359709A (zh) 氮掺杂石墨烯的制备方法
CN107501612B (zh) 3d打印氧化石墨烯/纤维素复合材料及其制备方法与应用
CN111482163B (zh) 用于吸附重金属离子的增强型壳聚糖基气凝胶制备方法
CN102417179B (zh) 一种电化学电容器用活性炭材料的制备方法
CN105197918A (zh) 一种高质量石墨烯及其快速制备方法
CN103861571A (zh) 聚苯胺复合二氧化钛吸附剂的制备方法、应用及再生方法
CN103657600A (zh) 一种改性水处理吸附剂及其制备方法与应用
CN107043106A (zh) 一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法
CN108097313A (zh) 一种氮化碳/壳聚糖气凝胶复合光催化剂及其制备方法和应用
CN110327905A (zh) 一种聚苯胺碳纳米管基含氮多孔碳纳米复合材料制备方法
CN104056592A (zh) 麦饭石除锰滤料的制备方法及其用于去除地下水中锰离子的应用
CN103623778A (zh) 一种活性碳纤维的改性方法
CN112774630A (zh) 一种再生吸附甲基橙的活性炭吸附剂的制备方法
CN107840334A (zh) 一种极微孔多孔碳材料及其制备方法
CN113321255A (zh) 一种锰氧化物—生物炭复合太阳能界面蒸发材料的制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231005

Address after: Room 21, Commercial Room 4, 2nd Floor, Building 3, No. 105 Yaojiayuan Road, Chaoyang District, Beijing, 100026

Patentee after: Linhe climate Technology (Beijing) Co.,Ltd.

Address before: 710065 No. 5182 building, Mingshi garden, 1 South Light Road, Xi'an, Shaanxi, 5182

Patentee before: Chen Xi

TR01 Transfer of patent right