CN109336101B - 氧化石墨烯在制备高红外发射率材料中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了改性石墨烯在制备高红外发射率材料中的应用，该高红外发射率材料的红外发射率为0.94‑0.98。本发明采用氧化石墨烯及带氨基的化合物为原料，通过冷凝回流法制备，制备方法简单，易于操作，所制备的高红外发射率材料远红外发射率高、稳定、环保，原料易得，易于工业化生产，在远红外产品领域具有巨大的应用潜力。

Description

氧化石墨烯在制备高红外发射率材料中的应用
技术领域
本发明属于功能材料制造技术，具体涉及氧化石墨烯在制备高红外发射率材料中的应用。
背景技术
太阳光线大致可分为可见光和不可见光。可见光经三棱镜后会折射出紫、蓝、青、绿、黄、橙、红颜色的光线。红光外侧的光线，在光谱中波长自0.75μm至1000μm的一段称为红外光，又称红外线。红外线属于电磁波的范畴，是一种具有强热作用的电磁波。红外线的波长范围很宽，人们将不同波长范围的红外线分为近红外、中红外和远红外区域，相对应波长的电磁波称为近红外线、中红外线及远红外线。远红外线通常被定义为在波长范围5.6-1000μm的电磁波。
任何物体的温度高于绝对零度时，其电子就会产生振动，温度升高振动增强，许多粒子发生冲撞，使外层电子脱离了原来的轨道提高到较高的能位上去，但是，电子在这种能位上是不稳定的，随时都有跳回到原来轨道上的趋势，即从不稳定的较高能位回到原来的较低能位，电子每往回跳一次就会产生一个量子能，释放出辐射能。对于具有高红外辐射能力的材料，辐射能以红外线的形式输出。
远红外辐射广泛应用于各种领域，它对食品保存、促进健康和心血管系统有积极影响。一些研究表明，远红外线对伤口愈合治疗、糖尿病、肿瘤热疗、慢性疲劳综合症和膝关节炎有潜在的有利影响。在特定的波长范围内，远红外发射材料可以将从太阳光及人体热量吸收的能量转化为远红外线，并重新发射到人体上。人体既是远红外线的辐射源又能吸收远红外辐射，8-14μm的远红外线与人体辐射的红外线范围基本一致，被人体吸收后在分子水平发挥强的振动转动效应，导致血管扩张从而增强血液微循环及新陈代谢，从而产生一系列的保健效果。
环顾国内外市场，远红功能材料及其制品的销量日增，影响扩大，已在消费者中传播开来，而且，不断显示出新的发展潜力。随着生活水平的不断提高，人们对身体健康状况越来越重视，开发出更多高红外发射率材料将会受到广大人们的青睬和厚爱，将会有广阔的市场前景和应用价值。
石墨烯自发现以来备受关注，具有许多优异的特性，如突出的力学性能、超高的电子迁移率、导热性能优良、超高的理论比表面积等。近几年，石墨烯及其衍生物广泛应用于生物医学，包括生物元件、疾病诊断、肿瘤治疗等。石墨烯还具有诸多引人注目的光学属性，研究人员发现，石墨烯能吸收和辐射高达40％的远红外线。近年来，已有石墨烯相关的远红外保健产品相继问世，如石墨烯远红外理疗服、石墨烯远红外护腰带等，如基于石墨烯整理的远红外发射棉织物，所公开结果表明，石墨烯改性棉织物的远红外发射率明显提高，经3次处理后其远红外发射率达0.911，但其发射率相对不高，因此，开发更高红外发射率的石墨烯材料具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供氧化石墨烯在制备高红外发射率材料中的应用。
本发明的另一目的在于提供一种高红外发射率材料的制备方法。
本发明的技术方案如下：
氧化石墨烯在制备高红外发射率材料中的应用，该高红外发射率材料的红外发射率为0.94-0.98。
在本发明的一个优选实施方案中，以带有氨基的化合物对氧化石墨烯进行改性。
进一步优选的，所述带有氨基的化合物包括对苯二胺。
本发明的另一技术方案如下：
一种高红外发射率材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制氧化石墨烯粉末水分散液和带有氨基的化合物的热水溶液；
(2)将上述氧化石墨烯粉末水分散液和带有氨基的化合物的热水溶液混合后，进行冷凝回流，该冷凝回流的反应温度为88-92℃，反应时间为10-36h；
(3)将步骤(2)所得的物料经抽滤、热水洗涤和干燥，，即得红外发射率为0.94-0.98的所述高红外发射率材料。
在本发明的一个优选实施方案中，所述热水溶液中，带有氨基的化合物的浓度为0.0046-0.0416mol/L。
在本发明的一个优选实施方案中，以所述氧化石墨烯粉末与带有氨基的化合物的质量比为1∶1-10。
进一步优选的，所述带有氨基的化合物为对二苯胺。
本发明的有益效果是：本发明采用氧化石墨烯及带氨基的化合物为原料，通过冷凝回流法制备，制备方法简单，易于操作，所制备的高红外发射率材料的远红外发射率高、稳定、环保，原料易得，易于工业化生产，在远红外产品领域具有巨大的应用潜力。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的高红外发射率材料的TEM图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1，见图1：
1)将0.2g氧化石墨烯粉末，放入烧杯中，加入250mL蒸馏水，超声，使氧化石墨烯完全分散；
2)将0.2g对苯二胺粉末加入到150mL 55-62℃的热水中，玻璃棒搅拌至完全溶解；
3)将步骤1)和2)的物料混合，移入三口圆底烧瓶，加入磁力搅拌子，塞上玻璃塞，安装球形冷凝管，在90℃下冷凝回流并搅拌反应16h；
4)抽滤、用55-62℃的热水洗涤6次，在烘箱中干燥，得到高红外发射率材料。
采用透射电子显微镜(TEM)对本实施例产品进行了微观形貌分析，结果见图1，由图可知，其形貌为经测试，为薄片层结构，其红外发射率为0.948。
实施例2：
1)将0.2g氧化石墨烯粉末，放入烧杯中，加入250mL蒸馏水，超声，使氧化石墨烯完全分散；
2)将0.6g对苯二胺粉末加入到150mL 55-62℃的热水中，玻璃棒搅拌至完全溶解；
3)将步骤1)和2)的物料混合，移入三口圆底烧瓶，加入磁力搅拌子，塞上玻璃塞，安装球形冷凝管，在90℃下冷凝回流并搅拌反应16h；
4)抽滤、用55-62℃的热水洗涤6次，在烘箱中干燥，得到高红外发射率材料。
经测试，产品的红外发射率为0.950。
实施例3：
1)将0.2g氧化石墨烯粉末，放入烧杯中，加入250mL蒸馏水，超声，使氧化石墨烯完全分散；
2)将1g对苯二胺粉末加入到150mL 55-62℃的热水中，玻璃棒搅拌至完全溶解；
3)将步骤1)和2)的物料混合，移入三口圆底烧瓶，加入磁力搅拌子，塞上玻璃塞，安装球形冷凝管，在90℃下冷凝回流并搅拌反应16h；
4)抽滤、用55-62℃的热水洗涤6次，在烘箱中干燥，得到高红外发射率材料。
经测试，本实施例制备的高红外发射率材料的红外发射率为0.954。
实施例4：
1)将0.2g氧化石墨烯粉末，放入烧杯中，加入250mL蒸馏水，超声，使氧化石墨烯完全分散；
2)将1.4g对苯二胺粉末加入到150mL 55-62℃的热水中，玻璃棒搅拌至完全溶解；
3)将步骤1)和2)的物料混合，移入三口圆底烧瓶，加入磁力搅拌子，塞上玻璃塞，安装球形冷凝管，在90℃下冷凝回流并搅拌反应16h；
4)抽滤、用55-62℃的热水洗涤6次，在烘箱中干燥，得到高红外发射率材料。
经测试，本实施例制备的高红外发射率材料的红外发射率为0.959。
实施例5：
1)将0.2g氧化石墨烯粉末，放入烧杯中，加入250mL蒸馏水，超声，使氧化石墨烯完全分散；
2)将1.8g对苯二胺粉末加入到150mL 55-62℃的热水中，玻璃棒搅拌至完全溶解；
3)将步骤1)和2)的物料混合，移入三口圆底烧瓶，加入磁力搅拌子，塞上玻璃塞，安装球形冷凝管，在90℃下冷凝回流并搅拌反应16h；
4)抽滤、用55-62℃的热水洗涤6次，在烘箱中干燥，得到高红外发射率材料。
经测试，本实施例制备的高红外发射率材料的红外发射率为0.971。
实施例6：
1)将0.2g氧化石墨烯粉末，放入烧杯中，加入250mL蒸馏水，超声，使氧化石墨烯完全分散；
2)将1.8g对苯二胺粉末加入到150mL 55-62℃的热水中，玻璃棒搅拌至完全溶解；
3)将步骤1)和2)的物料混合，移入三口圆底烧瓶，加入磁力搅拌子，塞上玻璃塞，安装球形冷凝管，在90℃下冷凝回流并搅拌反应24h；
4)抽滤、用55-62℃的热水洗涤6次，在烘箱中干燥，得到高红外发射率材料。
经测试，本实施例制备的高红外发射率材料的红外发射率为0.973。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (1)

1.氧化石墨烯在制备高红外发射率材料中的应用，该高红外发射率材料的红外发射率为0.94-0.98；所述氧化石墨烯是以对苯二胺改性后的氧化石墨烯，
该高红外发射率材料的制备方法包括如下步骤：
(1)配制氧化石墨烯粉末水分散液和对苯二胺的热水溶液，氧化石墨烯粉末与对苯二胺的质量比为1∶1-10；
(2)将上述氧化石墨烯粉末水分散液和对苯二胺的热水溶液混合后，进行冷凝回流，该冷凝回流的反应温度为88-92℃，反应时间为10-36h；
(3)将步骤(2)所得的物料经抽滤、热水洗涤和干燥，即得红外发射率为0.94-0.98的所述高红外发射率材料。
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