CN108423655B - 一种氟氧化石墨烯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于氟氧化石墨烯制备技术领域，具体涉及一种氟氧化石墨烯的制备方法，所述方法是以氟化石墨为原料，经超声、剪切后制备得到氟化石墨烯，并利用水热法即可制备得到所述氟氧化石墨烯；所述氟氧化石墨烯为单层结构，或为多层结构(如2‑100层)；所述方法的制备周期短，反应温和，容易控制，产率高，适用于大规模工业化生产。

Description

一种氟氧化石墨烯的制备方法
技术领域
本发明属于氟氧化石墨烯制备技术领域，具体涉及一种氟氧化石墨烯的制备方法。
背景技术
2004年曼彻斯特大学Geim等研究人员从石墨上剥下少量石墨烯并研究其性能，发现其具有特殊的电子特性以及优异的力学、电学、光学、热学和磁学性能，从而掀起了石墨烯应用研究的热潮。石墨烯具有优异的导电、导热和力学性能，它可作为制备高强导电复合材料的理想纳米填料，同时也可与分散在溶液中的聚合物单体相混合进而经聚合形成复合材料体系，可赋予复合材料不同的功能性，表现出优异的力学和电学性能、优良的加工性能。然而，由于石墨烯表面缺乏活性基团，自身又容易团聚，在聚合物中分散性较差，很难直接在聚合物界面间形成较强的相互作用，无法实现石墨烯在聚合物复合材料中的增强效果。因此，必须对石墨烯进行必要的修饰，然后再与聚合物进行复合，达到提高性能的目的。
中国专利公开号为CN107652868A中公开了一种氟氧化石墨烯的制备方法，其是将石墨粉、浓硫酸和浓磷酸混合；利用高锰酸钾和双氧水强氧化法制备得到氧化石墨烯；再将其与二环己基碳二亚胺、含氟单体超声混合制备氟氧化石墨烯；该方法虽然可以制备得到氟氧化石墨烯，但是其制备周期长，反应原料危险性高，产率低，不适用于大规模工业化生产的需求。
发明内容
为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种氟氧化石墨烯的制备方法，所述方法是以氟化石墨为原料，经超声、剪切后得到氟化石墨烯，并利用水热反应制备得到；其制备周期短，反应温和，容易控制，产率高，适用于大规模工业化生产。
本发明提供如下技术方案：
一种氟氧化石墨烯的制备方法，所述方法是以氟化石墨为原料，经超声、剪切后得到氟化石墨烯，利用水热法，制备得到所述氟氧化石墨烯。
根据本发明，所述制备方法包括如下步骤：
将氟化石墨超声、剪切后得到氟化石墨烯，加入氢氧化物，进行水热反应，制备得到所述氟氧化石墨烯。
根据本发明，所述制备方法具体包括如下步骤：
将氟化石墨超声、剪切分散于水中，得到均匀分散的含有氟化石墨烯的分散液，再加入氢氧化物，得到混合溶液，进行水热反应，制备得到所述氟氧化石墨烯。
根据本发明，所述氟化石墨烯为单层氟化石墨烯、或为多层(如2-100层)氟化石墨烯。
根据本发明，所述氟化石墨烯占混合溶液的质量百分含量为5-30wt％；所述氢氧化物占混合溶液的质量百分含量为10-60wt％；余量为水。
优选地，所述氟化石墨烯占混合溶液的质量百分含量为10-25wt％；所述氢氧化物占混合溶液的质量百分含量为15-50wt％；余量为水。
本发明中，所述氟化石墨经超声、剪切后全部制备得到单层或多层的氟化石墨烯，故此处限定的氟化石墨烯占混合溶液的质量百分含量，其也代表为氟化石墨占混合溶液的质量百分含量。
根据本发明，所述氢氧化物的选择没有特别的限定；优选地，所述氢氧化物选自碱金属的氢氧化物或碱土金属的氢氧化物，例如选自氢氧化钠、氢氧化钾等；通过氢氧化物的使用，在水热反应条件下可以实现对氟化石墨烯的氧化作用，进而制备得到所述氟氧化石墨烯；
根据本发明，所述水热反应优选在带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中进行，反应优选在密闭环境下进行；
优选地，所述水热反应的温度为130-180℃，又优选为150-160℃；所述水热反应的时间为4-12小时；又优选为6-8小时。
根据本发明，所述方法还包括后处理步骤：将上述制备得到的氟氧化石墨烯超声，然后过滤、洗涤、干燥(例如冷冻干燥)。
根据本发明，所述的超声、过滤、洗涤、干燥均为本领域技术人员知晓的常规处理方法。优选地，所述的超声的时间为30min-3h；所述超声处理可以进一步实现对产物的层间剥离。
优选地，所述的过滤为离心过滤。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种氟氧化石墨烯及其制备方法和用途，所述方法是以氟化石墨为原料，经超声、剪切后得到氟化石墨烯，并利用水热法即可制备得到所述氟氧化石墨烯；所述氟氧化石墨烯为单层结构，或为多层结构(如2-100层)；所述方法的制备周期短，反应温和，容易控制，产率高，适用于大规模工业化生产。
附图说明
图1为实施例1制备的氟氧化石墨烯的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。此外，应理解，在阅读了本发明所公开的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的保护范围之内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
氟氧化石墨烯的制备
按如下计量配置混合溶液：
将10g的氟化石墨超声、剪切分散于78mL水中，得到均匀分散的含有氟化石墨烯的分散液，再加入氢氧化钠12g，搅拌至氢氧化钠全部溶解；
将上述混合溶液转移至带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，密闭环境下，在160℃下进行保温5小时，冷却至室温后，将反应液超声分散2小时后，进行高速离心、过滤、冷冻干燥，得到氟氧化石墨烯。
图1为实施例1制备的氟氧化石墨烯的SEM。
实施例2
氟氧化石墨烯的制备
按如下计量配置混合溶液：
将20g的氟化石墨超声、剪切分散于55mL水中，得到均匀分散的含有氟化石墨烯的分散液，再加入氢氧化钠25g，搅拌至氢氧化钠全部溶解；
将上述混合溶液转移至带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，密闭环境下，在150℃下进行保温6小时，冷却至室温后，将反应液超声分散2小时后，进行高速离心、过滤、冷冻干燥，得到氟氧化石墨烯。
实施例3
氟氧化石墨烯的制备
按如下计量配置混合溶液：
将25g的氟化石墨超声、剪切分散于45mL水中，得到均匀分散的含有氟化石墨烯的分散液，再加入氢氧化钠30g，搅拌至氢氧化钠全部溶解；
将上述混合溶液转移至带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，密闭环境下，在180℃下进行保温4.5小时，冷却至室温后，将反应液超声分散2小时后，进行高速离心、过滤、冷冻干燥，得到氟氧化石墨烯。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种氟氧化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将氟化石墨超声、剪切分散于水中，得到均匀分散的含有氟化石墨烯的分散液，再加入氢氧化物，得到混合溶液，进行水热反应，制备得到所述氟氧化石墨烯；
其中，所述氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾；所述氟化石墨烯占混合溶液的质量百分含量为5-30wt％；所述氢氧化物占混合溶液的质量百分含量为10-60wt％；余量为水；所述水热反应的温度为130-180℃；所述水热反应的时间为4-12小时。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氟化石墨烯占混合溶液的质量百分含量为10-25wt％；所述氢氧化物占混合溶液的质量百分含量为15-50wt％；余量为水。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为150-160℃；所述水热反应的时间为6-8小时。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括如下后处理步骤：将上述制备得到的氟氧化石墨烯进行超声，然后过滤、洗涤、干燥。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的超声的时间为30min-3h。
6.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述氟化石墨烯为单层氟化石墨烯、或为多层氟化石墨烯。
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