CN107082421A - 石墨烯改性材料及制备方法 - Google Patents
石墨烯改性材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107082421A CN107082421A CN201710227225.4A CN201710227225A CN107082421A CN 107082421 A CN107082421 A CN 107082421A CN 201710227225 A CN201710227225 A CN 201710227225A CN 107082421 A CN107082421 A CN 107082421A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- aldehyde radical
- graphite alkene
- radical graphite
- preparation
- 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.)
- Pending
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
- C01B2204/22—Electronic properties
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供一种石墨烯改性材料及制备方法，在保证石墨烯导电性的基础上，解决现有技术中石墨烯在基体中分散性差的问题。其中，醛基化石墨烯的制备方法是将石墨烯与Vilsmeier试剂混合，通过加热回流水解，得到醛基化石墨烯，而烷基化石墨烯的制备方法是以上述醛基化石墨烯和有机醇为原料，在酸性条件下进行缩醛反应，得到烷基化石墨烯。石墨烯复合材料则是以上述醛基化石墨烯和/或上述烷基化石墨烯为原料制得。采用本发明的醛基化石墨烯的制备方法制得的醛基化石墨烯、以及采用本发明的烷基化石墨烯的制备方法制得的醛基化石墨烯均可用于制备石墨烯复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨烯材料，尤其涉及一种石墨烯改性材料及制备方法。
背景技术
石墨烯是一种新兴的碳材料，其具有性质稳定、导电性良好、比表面积大、比强度大等优异的物理化学性质，可以用于导电浆料、防腐涂料、复合材料等新型材料的制备。
采用石墨烯制备上述新型材料的前提是，需要将石墨烯均匀地、相对稳定地分散在其他基体中，如水、有机溶剂或聚合物树脂等，，这样才可以进行后续的新型材料的制备步骤。
但是，直接将石墨烯分散在上述基体中，石墨烯的分散性很差，导致石墨烯与基体不能够形成均匀的、相对稳定的混合体系，从而严重地制约了石墨烯的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种醛基化石墨烯及其制备方法，在保证石墨烯导电性的基础上，解决现有技术中石墨烯在基体中分散性差的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
该制备方法是以石墨烯为原料，将石墨烯与Vilsmeier试剂混合，通过加热回流，使得石墨烯与Vilsmeier试剂发生亚胺化反应，得到亚胺化的石墨烯；将亚胺化的石墨烯水解，得到醛基化石墨烯；其中，Vilsmeier试剂通过N,N-二甲基甲酰胺与三氯氧磷发生Vilsmeier反应制得。
与现有技术相比，上述醛基化石墨烯的制备方法是通过加热回流使得石墨烯与Vilsmeier试剂反应，使得Vilsmeier试剂进攻石墨烯的芳香环上的活泼氢，生成亚胺离子中间体，亚胺离子中间体进一步水解为醛基，即可得到表面醛基修饰的醛基化石墨烯。由于醛基的引入提高了石墨烯分子链的极性，使得醛基化石墨烯能够均匀、相对稳定地分散于基体中，而很好的分散性促使醛基化石墨烯的分子链更加舒展，从而提高了醛基化石墨烯的导电性。相比于石墨烯原料，该醛基化石墨烯在基体中的分散性有显著的提高，因此由醛基化石墨烯制备的复合材料导电性也显著提高，使其能够在制备石墨烯复合材料领域得到更广泛的应用。
本发明的另一个目的在于提供一种烷基化石墨烯及其制备方法，在保证石墨烯的导电性的基础上，同样可以解决现有技术中石墨烯在基体中分散性差的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
以醛基化石墨烯和有机醇为原料，在酸性条件下进行缩醛反应，得到烷基化石墨烯；其中，醛基化石墨烯为上述的醛基化石墨烯。
与现有技术相比，本发明提供的烷基化石墨烯的制备方法是以酸性溶液作为催化剂，催化醛基化石墨烯与有机醇发生缩醛反应，即醛基化石墨烯中具有较高化学活性的醛基与有机醇中的羟基发生加成反应，将有机醇中的烷基引入到醛基化石墨烯分子链中，从而得到表面烷基修饰的烷基化石墨烯。石墨烯分子链中引入的烷基能够较好的溶于有机溶剂中，也就是说，烷基能够较好的与有机溶剂相互作用，使得分子链中具有烷基的石墨烯能够均匀、相对稳定地分散于有机溶剂中，很好的分散性同样可以促使烷基化石墨烯的分子链更加舒展，从而提高了烷基化石墨烯的导电性。相比于石墨烯原料，该烷基化石墨烯在基体中的分散性有显著的提高，因此由烷基化石墨烯制备的复合材料导电性也显著提高，使其能够在制备石墨烯复合材料领域得到更广泛的应用。
同时，本发明还提供了一种石墨烯复合材料，该石墨烯复合材料是以上述醛基化石墨烯和/或上述烷基化石墨烯为原料制得。
与现有技术相比，该石墨烯复合材料以醛基化石墨烯和/或烷基化石墨烯为基体，由于在石墨烯复合材料制备过程中，醛基化石墨烯、烷基化石墨烯均匀和相对稳定地分散于有机溶剂中，使得醛基化石墨烯、烷基化石墨烯能够与石墨烯复合材料中的增强体充分接触，提高了基体与增强体之间的相容性，从而使其具有较好的力学、导电和导热特性。
具体实施方式
为使本发明所提出的技术方案的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将对本发明所提出的技术方案的实施例进行说明。
在此需要说明的是，本发明所说的石墨烯改性材料是醛基化石墨烯、烷基化石墨烯或石墨烯复合材料中的一种。
本发明提供了一种醛基化石墨烯，其制备方法是以石墨烯为原料，将石墨烯与Vilsmeier试剂混合，通过加热回流，使得石墨烯与Vilsmeier试剂发生亚胺化反应，得到亚胺化的石墨烯；将亚胺化的石墨烯水解，得到醛基化石墨烯；其中，Vilsmeier试剂通过N,N-二甲基甲酰胺与三氯氧磷发生Vilsmeier反应制得。
上述醛基化石墨烯的制备方法是通过加热回流使得石墨烯与Vilsmeier试剂反应，使得Vilsmeier试剂进攻石墨烯的芳香环上的活泼氢，生成亚胺离子中间体，亚胺离子中间体进一步水解为醛基，即可得到表面醛基修饰的醛基化石墨烯。由于醛基的引入提高了石墨烯分子链的极性，使得醛基化石墨烯能够均匀、相对稳定地分散于基体中，而很好的分散性促使醛基化石墨烯的分子链更加舒展，从而提高了醛基化石墨烯的导电性。相比于石墨烯原料，该醛基化石墨烯在基体中的分散性有显著的提高，因此由醛基化石墨烯制备的复合材料导电性也显著提高，使其能够在制备石墨烯复合材料领域得到更广泛的应用。
具体的，上述醛基化石墨烯的制备方法，包括如下步骤：
S101：将石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液与三氯氧磷混合，使得石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液中的N,N-二甲基甲酰胺与三氯氧磷发生Vilsmeier反应，得到含有石墨烯的Vilsmeier试剂；
S102：将含有石墨烯的Vilsmeier试剂在无氧条件下加热回流，使得石墨烯与Vilsmeier试剂发生反应，得到亚胺化的石墨烯；
S103：将亚胺化的石墨烯水解，得到醛基化石墨烯。
进一步具体地来描述上述醛基化石墨烯的制备方法，其可以包括如下步骤：
S101：首先，在无氧条件下，将1g石墨烯粉体与10mL～500mL N,N-二甲基甲酰胺混合，超声搅拌5min～60min，得到石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液；优选地，将1g石墨烯粉体与50mL～200mL N,N-二甲基甲酰胺混合，超声搅拌5min～30min。
然后，在冰水浴、无氧条件下，将1g～30g三氯氧磷分次(一般分为3次～10次或者滴加)加入到上述石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液中，混合搅拌5min～60min，得到含有石墨烯的Vilsmeier试剂；优选地，将2g～10g三氯氧磷滴加到上述石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液中，混合搅拌10min～20min。
S102：在无氧条件下，将含有石墨烯的Vilsmeier试剂在60℃～120℃加热回流5h～25h，使得石墨烯与Vilsmeier试剂发生反应，得到亚胺化的石墨烯。
S103：将亚胺化的石墨烯与冰水混合过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，得到醛基化石墨烯。
下面给出本发明提供的醛基化石墨烯的制备方法的几种可选的实施例。
实施例一
本实施例的醛基化石墨烯的制备方法包括如下步骤：
S101：首先，在惰性气体保护下，将1g石墨烯粉体与10mL N,N-二甲基甲酰胺混合，超声搅拌60min，得到石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液；然后，在冰水浴、惰性气体保护下，将1g三氯氧磷分3次加入到上述石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液中，混合搅拌60min，得到含有石墨烯的Vilsmeier试剂。
S102：在惰性气体保护下，将含有石墨烯的Vilsmeier试剂在120℃加热回流25h，使得石墨烯与Vilsmeier试剂发生反应，得到亚胺化的石墨烯。
S103：将亚胺化的石墨烯与50mL的冰水混合过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，对洗涤后的固体干燥，得到醛基化石墨烯。
为了了解本实施例得到的醛基化石墨烯的分散性和导电性，分别对其进行了分散性测试和导电性测试。
分散性测试的具体方法如下：将1mg～10mg醛基化石墨烯分散在1mL的N，N-二甲基甲酰胺中，超声分散后，静置30天，发现醛基化石墨烯未沉淀。
导电性测试的具体方法如下：以醛基化石墨烯为原料，采用溶液法制得醛基化石墨烯/ABS复合材料，其中，醛基化石墨烯含量为5wt％，对醛基化石墨烯/ABS复合材料进行表面电阻率的测定，测得其表面电阻率为5×104Ω·cm。
为了对比石墨烯与醛基化石墨烯在导电性上的变化，在制备醛基化石墨烯/ABS复合材料的同时，同样采用溶液法制得石墨烯/ABS复合材料，其中，石墨烯含量为5wt％，对石墨烯/ABS复合材料进行表面电阻率的测定，测得其表面电阻率为2×106Ω·cm。
根据上述两种复合材料的表面电阻率可知，相比于石墨烯原料，本实施例的表面醛基修饰的醛基化石墨烯的表面电阻率更低，说明其具有更好地导电性。
实施例二
本实施例的醛基化石墨烯的制备方法包括如下步骤：
S101：首先，在惰性气体保护下，将1g石墨烯粉体与50mL N,N-二甲基甲酰胺混合，超声搅拌30min，得到石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液；然后，在冰水浴、惰性气体保护下，将2g三氯氧磷分5次加入到上述石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液中，混合搅拌20min，得到含有石墨烯的Vilsmeier试剂。
S102：在惰性气体保护下，将含有石墨烯的Vilsmeier试剂在100℃加热回流10h，使得石墨烯与Vilsmeier试剂发生反应，得到亚胺化的石墨烯。
S103：将亚胺化的石墨烯与200mL的冰水混合过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，对洗涤后的固体干燥，得到醛基化石墨烯。
实施例三
本实施例的醛基化石墨烯的制备方法包括如下步骤：
S101：首先，在惰性气体保护下，将1g石墨烯粉体与200mL N,N-二甲基甲酰胺混合，超声搅拌10min，得到石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液；然后，在冰水浴、惰性气体保护下，将10g三氯氧磷分10次加入到上述石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液中，混合搅拌10min，得到含有石墨烯的Vilsmeier试剂。
S102：在惰性气体保护下，将含有石墨烯的Vilsmeier试剂在80℃加热回流5h，使得石墨烯与Vilsmeier试剂发生反应，得到亚胺化的石墨烯。
S103：将亚胺化的石墨烯与400mL的冰水混合过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，对洗涤后的固体干燥，得到醛基化石墨烯。
实施例四
本实施例的醛基化石墨烯的制备方法包括如下步骤：
S101：首先，在惰性气体保护下，将1g石墨烯粉体与500mL N,N-二甲基甲酰胺混合，超声搅拌5min，得到石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液；然后，在冰水浴、惰性气体保护下，将30g三氯氧磷分滴加到上述石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液中，混合搅拌5min，得到含有石墨烯的Vilsmeier试剂。
S102：在惰性气体保护下，将含有石墨烯的Vilsmeier试剂在60℃加热回流10h，使得石墨烯与Vilsmeier试剂发生反应，得到亚胺化的石墨烯。
S103：将亚胺化的石墨烯与500mL的冰水混合过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，对洗涤后的固体干燥，得到醛基化石墨烯。
另外，本发明还提供了一种烷基化石墨烯，其制备方法是以醛基化石墨烯和有机醇为原料，在酸性条件下进行缩醛反应，得到烷基化石墨烯；其中，醛基化石墨烯为上述的醛基化石墨烯。
上述烷基化石墨烯的制备方法是以酸性溶液作为催化剂，催化醛基化石墨烯与有机醇发生缩醛反应，即醛基化石墨烯中具有较高化学活性的醛基与有机醇中的羟基发生加成反应，将有机醇中的烷基引入到醛基化石墨烯分子链中，从而得到表面烷基修饰的烷基化石墨烯。石墨烯分子链中引入的烷基能够较好的溶于有机溶剂中，也就是说，烷基能够较好的与有机溶剂相互作用，使得分子链中具有烷基的石墨烯能够均匀、相对稳定地分散于有机溶剂中，很好的分散性同样可以促使烷基化石墨烯的分子链更加舒展，从而提高了烷基化石墨烯的导电性。相比于石墨烯原料，该烷基化石墨烯在基体中的分散性有显著的提高，因此由烷基化石墨烯制备的复合材料导电性也显著提高，使其能够在制备石墨烯复合材料领域得到更广泛的应用。
具体实施时，可以将醛基化石墨烯的有机溶剂悬浊液、有机醇和酸性溶液混合，加热回流，得到烷基化石墨烯。
进一步具体地来描述上述醛基化石墨烯的制备方法，其可以包括如下步骤：
S201：首先，将1g醛基化石墨烯悬浊在10mL～500mL的有机溶剂中，优选地，有机溶剂的用量为50mL～200mL，制成石墨烯的有机溶剂悬浊液；然后，将1g～20g的有机醇加入到上述醛基化石墨烯的有机溶剂悬浊液，搅拌5min～10min，得到含有有机醇的醛基化石墨烯悬浊液；
S202：将酸性溶液加入到上述含有有机醇的醛基化石墨烯悬浊液，搅拌5min～10min，得到醛基化石墨烯、有机醇和酸性溶液的混合液，其中，上述酸性溶液中的酸的摩尔数为0.01mmol～10mmol，上述酸性溶液可以为盐酸、硫酸、对甲基苯磺酸的有机溶剂溶液或氨基磺酸的有机溶剂溶液中的一种；
S203：将混合液在60℃～120℃加热回流1h～12h，过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，得到烷基化石墨烯。
在上述制备方法中，有机醇可以为直链和/或支链的烷基醇，比如，辛醇、十二醇、十六醇和十八醇中的一种或多种任意比例混合。考虑到空间位阻对反应的影响，优选地，采用直链的烷基醇作为有机醇，比如正辛醇、正十二醇、正十六醇和正十八醇中的一种或多种任意比例混合，这是由于有机醇分子中靠近羟基的基团所占有的空间位置的大小，会影响有机醇分析的反应活性，相对与支链的烷基醇，直链烷基醇的空间位阻相对较小，反应活性较高，更有利于醛基化石墨烯和有机醇进行缩醛反应，同时，将直链烷烃接到石墨烯的片层上，直链烷基与高分子聚合物相互作用，从而提高了烷基化石墨烯与高分子聚合物的相容性，优化了石墨烯复合材料的力学、导电和导热性能。
而对于有机溶剂的选取，考虑到醛基化石墨烯的分散程度对反应速率、反应充分性的影响，其可以为三氯甲烷、环己烷、四氢呋喃、苯或N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种任意比例混合。由于醛基化石墨烯在上述有机溶剂中均有很好地分散性，使得均匀分散在有机溶剂中的醛基化石墨烯能够更充分地与有机醇接触，并发生缩醛反应，有利于提高缩醛反应的反应速率以及反映的充分性，进而提高烷基化石墨烯的产率。
下面给出本发明提供的烷基化石墨烯及制备方法的几种可选的实施例。
实施例五
本实施例的烷基化石墨烯的制备方法包括如下步骤：
S201：首先，将1g醛基化石墨烯悬浊在10mL的三氯甲烷中，制成石墨烯的三氯甲烷悬浊液；然后，将1g的正十六醇加入到上述醛基化石墨烯的三氯甲烷悬浊液，搅拌10min，得到含有正十六醇的醛基化石墨烯悬浊液；
S202：将0.1mL、浓度为5mol/L的盐酸溶液加入到上述含有正十六醇的醛基化石墨烯悬浊液，搅拌10min，得到醛基化石墨烯、正十六醇和盐酸溶液的混合液；
S203：将混合液在60℃加热回流1h，过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，得到烷基化石墨烯。
为了了解本实施例得到的烷基化石墨烯的分散性和导电性，分别对其进行了分散性测试和导电性测试。
分散性测试的具体方法如下：将1mg～10mg烷基化石墨烯分散在1mL的二氯苯中，超声分散后，静置30天，发现烷基化石墨烯未沉淀。
导电性测试的具体方法如下：以烷基化石墨烯为原料，采用溶液法制得烷基化石墨烯/PP复合材料，其中，烷基化石墨烯含量为5wt％，对烷基化石墨烯/PP复合材料进行表面电阻率的测定，测得其表面电阻率为2×104Ω·cm。
为了对比石墨烯与烷基化石墨烯在导电性上的变化，在制备2×104Ω·cm基化石墨烯/PP复合材料的同时，同样采用溶液法制得石墨烯/PP复合材料，其中，石墨烯含量为5wt％，对石墨烯/PP复合材料进行表面电阻率的测定，测得其表面电阻率为8×106Ω·cm。
根据上述两种复合材料的表面电阻率可知，相比于石墨烯原料，本实施例的表面烷基修饰的烷基化石墨烯的表面电阻率更低，说明其具有更好地导电性。
实施例六
本实施例的烷基化石墨烯的制备方法包括如下步骤：
S201：首先，将1g醛基化石墨烯悬浊在50mL的环己烷中，制成石墨烯的环己烷悬浊液；然后，将5g的正辛醇和正十二醇的混合物加入到上述醛基化石墨烯的环己烷悬浊液，搅拌7min，得到含有正辛醇和正十二醇的醛基化石墨烯悬浊液；
S202：将0.5mL、浓度为0.9mol/L的硫酸加入到上述含有正辛醇和正十二醇的醛基化石墨烯悬浊液，搅拌7min，得到醛基化石墨烯、正辛醇、正十二醇和硫酸溶液的混合液；
S203：将混合液在80℃加热回流5h，过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，得到烷基化石墨烯。
实施例七
本实施例的烷基化石墨烯的制备方法包括如下步骤：
S201：首先，将1g醛基化石墨烯悬浊在200mL的四氢呋喃中，制成石墨烯的四氢呋喃悬浊液；然后，将12g的正十八醇加入到上述醛基化石墨烯的四氢呋喃悬浊液，搅拌8min，得到含有正十八醇的醛基化石墨烯悬浊液；
S202：将1.8mL、浓度为4.2mol/L的盐酸加入到上述含有正十八醇的醛基化石墨烯悬浊液，搅拌8min，得到醛基化石墨烯、正十八醇和盐酸溶液的混合液；
S203：将混合液在100℃加热回流12h，过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，得到烷基化石墨烯。
实施例八
本实施例的烷基化石墨烯的制备方法包括如下步骤：
S201：首先，将1g醛基化石墨烯悬浊在500mL的苯中，制成石墨烯的苯悬浊液；然后，将20g的正十六醇加入到上述醛基化石墨烯的苯悬浊液，搅拌5min，得到含有正十六醇的醛基化石墨烯悬浊液；
S202：将2mL、浓度为0.5mol/L的盐酸加入到上述含有正十六醇的醛基化石墨烯悬浊液，搅拌5min，得到醛基化石墨烯、正十六醇和盐酸溶液的混合液；
S203：将混合液在100℃加热回流12h，过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，得到烷基化石墨烯。
实施例九
本实施例的烷基化石墨烯的制备方法包括如下步骤：
S201：首先，将1g醛基化石墨烯悬浊在105mL的N,N-二甲基乙酰胺和环己烷的混合溶液中，制成石墨烯的N,N-二甲基乙酰胺和环己烷悬浊液；然后，将1g的正十六醇加入到上述醛基化石墨烯的N,N-二甲基乙酰胺和环己烷悬浊液，搅拌10min，得到含有正十六醇的醛基化石墨烯悬浊液；
S202：将2mmol的对甲基苯磺酸的有机溶剂溶液加入到上述含有正十六醇的醛基化石墨烯悬浊液，搅拌10min，得到醛基化石墨烯、正十六醇和对甲基苯磺酸的混合液；
S203：将反应容器加上分水器，将混合液在120℃加热回流3h，停止反应，冷却至室温。过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，得到烷基化石墨烯。
实施例十
本实施例的烷基化石墨烯的制备方法包括如下步骤：
S201：首先，将1g醛基化石墨烯悬浊在105mL的N,N-二甲基乙酰胺和环己烷的混合溶液中，制成石墨烯的N,N-二甲基乙酰胺和环己烷悬浊液；然后，将1g的正十六醇加入到上述醛基化石墨烯的N,N-二甲基乙酰胺和环己烷悬浊液，搅拌10min，得到含有正十六醇的醛基化石墨烯悬浊液；
S202：将2mmol的氨基磺酸的有机溶剂溶液加入到上述含有正十六醇的醛基化石墨烯悬浊液，搅拌10min，得到醛基化石墨烯、正十六醇和对甲基苯磺酸的混合液；
S203：将反应容器加上分水器，将混合液在120℃加热回流3h，停止反应，冷却至室温。过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，得到烷基化石墨烯。
同时，本发明还提供了一种石墨烯复合材料，该石墨烯复合材料是以上述醛基化石墨烯和/或上述烷基化石墨烯为原料制得。
与现有技术相比，该石墨烯复合材料以醛基化石墨烯和/或烷基化石墨烯为基体，由于在石墨烯复合材料制备过程中，醛基化石墨烯、烷基化石墨烯均匀和相对稳定地分散于有机溶剂中，使得醛基化石墨烯、烷基化石墨烯能够与石墨烯复合材料中的增强体充分接触，提高了基体与增强体之间的相容性，从而使其具有较好的力学、导电和导热特性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (13)
1.一种醛基化石墨烯的制备方法，其特征在于，以石墨烯为原料，将石墨烯与Vilsmeier试剂混合，通过加热回流，使得石墨烯与Vilsmeier试剂发生亚胺化反应，得到亚胺化的石墨烯；将亚胺化的石墨烯水解，得到醛基化石墨烯；
其中，所述Vilsmeier试剂通过N,N-二甲基甲酰胺与三氯氧磷发生Vilsmeier反应制得。
2.根据权利要求1所述的醛基化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述以石墨烯为原料，将石墨烯与Vilsmeier试剂混合，通过加热回流，使得石墨烯与Vilsmeier试剂发生亚胺化反应，得到亚胺化的石墨烯包括如下步骤：
S101：将石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液与三氯氧磷混合，使得石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液中的N,N-二甲基甲酰胺与三氯氧磷发生Vilsmeier反应，得到含有石墨烯的Vilsmeier试剂；
S102：将含有石墨烯的Vilsmeier试剂在无氧条件下加热回流，使得石墨烯与Vilsmeier试剂发生反应，得到亚胺化的石墨烯。
3.根据权利要求2所述的醛基化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液采用如下方法制备：
在无氧条件下，将石墨烯粉体与N,N-二甲基甲酰胺混合，超声搅拌，得到石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液；
其中，每克石墨烯粉体悬浊在10mL～500mL的N,N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌时间为5min～60min。
4.根据权利要求2所述的醛基化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液中的N,N-二甲基甲酰胺与三氯氧磷发生Vilsmeier反应，得到含有石墨烯的Vilsmeier试剂包括如下步骤：
在冰水浴、无氧条件下，将三氯氧磷分次加入到石墨烯的N,N-二甲基甲酰胺悬浊液中，混合搅拌5min～60min，得到含有石墨烯的Vilsmeier试剂；其中，石墨烯与三氯氧磷的质量比为1：(1～30)。
5.根据权利要求2所述的醛基化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述S102中，加热温度为60℃～120℃，回流时间为5h～25h。
6.根据权利要求2所述的醛基化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述将亚胺化的石墨烯水解，得到醛基化石墨烯包括如下步骤：
将亚胺化的石墨烯与冰水混合过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，得到醛基化石墨烯。
7.一种醛基化石墨烯，其特征在于，所述醛基化石墨烯采用如权利要求1～6任一项所述的醛基化石墨烯的制备方法制得。
8.一种烷基化石墨烯的制备方法，其特征在于，以醛基化石墨烯和有机醇为原料，在酸性条件下进行缩醛反应，得到烷基化石墨烯；
所述醛基化石墨烯为权利要求7所述的醛基化石墨烯。
9.根据权利要求8所述的烷基化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述以醛基化石墨烯和有机醇为原料，在酸性条件下进行缩醛反应，得到烷基化石墨烯包括如下步骤：
将醛基化石墨烯的有机溶剂悬浊液、有机醇和酸性溶液混合，加热回流，得到烷基化石墨烯；
其中，醛基化石墨烯的有机溶剂悬浊液是将醛基化石墨烯分散至有机溶剂中制得。
10.根据权利要求9所述的烷基化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述将醛基化石墨烯的有机溶剂悬浊液、有机醇和酸性溶液混合，加热回流，得到烷基化石墨烯包括如下步骤：
S201：将有机醇加入到醛基化石墨烯的有机溶剂悬浊液，搅拌5min～10min，得到含有有机醇的醛基化石墨烯悬浊液；
S202：将酸性溶液加入到含有有机醇的醛基化石墨烯悬浊液，搅拌5min～10min，得到醛基化石墨烯、有机醇和酸性溶液的混合液；
S203：将混合液在60℃～100℃加热回流1h～12h，过滤后，对过滤得到的固体进行洗涤，直至洗涤固体后的洗涤水呈中性，得到烷基化石墨烯；
其中，每克醛基化石墨烯悬浊在10mL～500mL的有机溶剂中，醛基化石墨烯与有机醇的质量比为1：(1～20)，酸性溶液中的酸与所述有机溶剂的摩尔体积比为(0.05mmol～10mmol)：(10mL～500mL)。
11.根据权利要求9所述的烷基化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为三氯甲烷、环己烷、四氢呋喃、苯或N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种任意比例混合；
所述有机醇为辛醇、十二醇、十六醇和十八醇中的一种或多种任意比例混合；
所述酸性溶液为盐酸、硫酸、对甲基苯磺酸的有机溶剂溶液或氨基磺酸的有机溶剂溶液中的一种。
12.一种烷基化石墨烯，其特征在于，所述烷基化石墨烯采用如权利要求8～11任一项所述的烷基化石墨烯的制备方法制得。
13.一种石墨烯复合材料，其特征在于，所述石墨烯复合材料以醛基化石墨烯和/或烷基化石墨烯为原料制得；其中，
所述醛基化石墨烯为权利要求7所述的醛基化石墨烯；
所述烷基化石墨烯为权利要求12所述的烷基化石墨烯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710227225.4A CN107082421A (zh) | 2017-04-07 | 2017-04-07 | 石墨烯改性材料及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710227225.4A CN107082421A (zh) | 2017-04-07 | 2017-04-07 | 石墨烯改性材料及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107082421A true CN107082421A (zh) | 2017-08-22 |
Family
ID=59611295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710227225.4A Pending CN107082421A (zh) | 2017-04-07 | 2017-04-07 | 石墨烯改性材料及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107082421A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110777466A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-02-11 | 江阴兴吴呢绒科技有限公司 | 石墨烯羊毛呢绒面料的制造方法及获得的面料 |
| WO2020175504A1 (ja) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | 積水化学工業株式会社 | 薄片化黒鉛及びその製造方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102532891A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-07-04 | 北京航空航天大学 | 一种石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料及其制备方法及在超级电容器上的应用 |
| CN102558857A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-07-11 | 北京航空航天大学 | 一种石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料及其制备方法及在超级电容器上的应用 |
| WO2012166472A2 (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | Graphea, Inc. | Production of propene |
| CN102862976A (zh) * | 2012-08-25 | 2013-01-09 | 华南理工大学 | 一种功能化石墨烯及其复合材料的制备方法 |
| US20130157034A1 (en) * | 2009-01-15 | 2013-06-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for chemical modification of a graphene edge, graphene with a chemically modified edge and devices including the graphene |
| US20150004055A1 (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-01 | National Tsing Hua University | Graphene-based antibacterial therapy and using the same |
| CN106115671A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-11-16 | 常州第六元素材料科技股份有限公司 | 一种烷基化改性石墨烯的制备方法 |
-
2017
- 2017-04-07 CN CN201710227225.4A patent/CN107082421A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130157034A1 (en) * | 2009-01-15 | 2013-06-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for chemical modification of a graphene edge, graphene with a chemically modified edge and devices including the graphene |
| WO2012166472A2 (en) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | Graphea, Inc. | Production of propene |
| CN102532891A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-07-04 | 北京航空航天大学 | 一种石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料及其制备方法及在超级电容器上的应用 |
| CN102558857A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-07-11 | 北京航空航天大学 | 一种石墨烯/聚苯胺纳米纤维复合材料及其制备方法及在超级电容器上的应用 |
| CN102862976A (zh) * | 2012-08-25 | 2013-01-09 | 华南理工大学 | 一种功能化石墨烯及其复合材料的制备方法 |
| US20150004055A1 (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-01 | National Tsing Hua University | Graphene-based antibacterial therapy and using the same |
| CN106115671A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-11-16 | 常州第六元素材料科技股份有限公司 | 一种烷基化改性石墨烯的制备方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| NANTAO HU ET AL: "A Facile Route for the Large Scale Fabrication of Graphene Oxide Papers and Their Mechanical Enhancement by Cross-linking with Glutaraldehyde", 《NANO-MICRO》 * |
| 唐祝兴 著: "《新型磁性纳米材料的制备、修饰及应用》", 31 August 2016, 机械工业出版社 * |
| 祝俊 等著: "《基于新型微纳减反结构的硅基太阳能电池研究》", 30 November 2014, 江苏大学出版社 * |
| 谢炜 等: "《微晶石墨深加工及应用》", 30 September 2016 * |
| 高鸿宾 主编: "《实用有机化学辞典》", 31 July 1997, 高等教育出版社 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020175504A1 (ja) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | 積水化学工業株式会社 | 薄片化黒鉛及びその製造方法 |
| JP7496090B2 (ja) | 2019-02-28 | 2024-06-06 | 積水化学工業株式会社 | 薄片化黒鉛及びその製造方法 |
| CN110777466A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-02-11 | 江阴兴吴呢绒科技有限公司 | 石墨烯羊毛呢绒面料的制造方法及获得的面料 |
| CN110777466B (zh) * | 2019-09-24 | 2021-09-14 | 江阴兴吴呢绒科技有限公司 | 石墨烯羊毛呢绒面料的制造方法及获得的面料 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102963898B (zh) | 一种双官能团有机改性蒙脱土的制备方法 | |
| CN102814178B (zh) | 一种钯-过渡金属氧化物-石墨烯三元复合催化剂及其制备方法 | |
| CN105315565B (zh) | 一种磺化聚苯乙烯/聚苯胺/纳米银复合微球及其制备方法 | |
| CN105949760A (zh) | 一种纺丝级高导热石墨烯/尼龙复合材料原位聚合制备方法 | |
| CN101787212A (zh) | 一种室温硫化导电硅橡胶及其制备方法 | |
| CN108440717B (zh) | 一种氧化石墨烯包覆聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球复合防腐涂料助剂及其制备方法 | |
| CN109574807B (zh) | 环氧烷烃催化水合制乙二醇的方法 | |
| CN105367700B (zh) | 强碱性三元复合的金属‑石墨烯‑离子交换树脂材料及其制备方法 | |
| CN107082421A (zh) | 石墨烯改性材料及制备方法 | |
| CN102532539B (zh) | 一种一维导电聚吡咯/凹凸棒纳米复合材料的制备方法 | |
| CN106811822A (zh) | 一种改性酚醛树脂纤维及其制备方法和用途 | |
| CN109056104A (zh) | 一种导电聚丙烯纤维的制备方法 | |
| CN102586510A (zh) | 含有改性氧化石墨烯皮革加脂剂的制备方法 | |
| CN103524671A (zh) | 一种吸附重金属离子的温敏水凝胶的制备方法及其产品 | |
| CN103159963A (zh) | 一种高性能粉末丁腈橡胶的制备方法 | |
| CN101058678B (zh) | 一种大层间距和高活性的改性钙基蒙脱土及其制备方法 | |
| CN103599806A (zh) | 一种用于合成芳香醛化学品的光催化剂及其制备方法 | |
| CN101525173B (zh) | 氧化及二甲基二烯丙基氯化铵复合改性硅铁混凝剂及其制备方法 | |
| CN101880339A (zh) | 一种具有宽分子量分布的齐格勒－纳塔型聚乙烯催化剂及其制备方法 | |
| CN109574794B (zh) | 环氧烷烃催化水合生产乙二醇的方法 | |
| CN102863646A (zh) | 一种松香基多孔聚合物微球的制备方法 | |
| CN109575295B (zh) | 环氧烷烃催化水合的方法 | |
| CN108435209A (zh) | 一种疏水强酸性炭材料的制备方法 | |
| CN101173056B (zh) | 表面修饰导电聚苯胺纳米线的聚苯乙烯微球的制备方法 | |
| CN108311171A (zh) | 一种改性半纤维素凝胶负载贵金属催化剂及制备与应用 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170822 |