二氨基苯功能化石墨烯納米材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種功能化石墨稀納米材料及其制備方法，特別是一種二氨基苯功能 化石墨烯納米材料及其制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 石墨?。℅raphene)，作為新型的二維納米材料，已成為一種炙手可熱的納米材料 建筑砌塊?；谑┑墓δ芑揎?，由于可有效解決石墨烯易團(tuán)聚，化學(xué)惰性等性能缺 陷，是石墨烯材料應(yīng)用過(guò)程中必經(jīng)的重要階段。作為明星材料的石墨烯研宄已成為世界科 技創(chuàng)新的前沿領(lǐng)域之一。
[0003] 目前，除價(jià)格較昂貴的CVD方法可以宏量制備石墨烯外，另一個(gè)重要的方法是石 墨的深度氧化制備氧化石墨，繼而通過(guò)還原宏量制備石墨烯及其衍生物。這也成為較廉價(jià) 的宏量制備石墨烯的重要濕化學(xué)方法。開(kāi)展基于重要前驅(qū)體，氧化石墨，的共價(jià)及非共價(jià)功 能化是發(fā)揮其優(yōu)異性能，應(yīng)用于各領(lǐng)域的重要前提。這也是目前，廣泛采用的濕化學(xué)策略。
[0004] 除了在石墨烯納米片層嵌入雜原子改性外，基于氧化石墨烯的化學(xué)修飾，作為一 個(gè)典型的由上至下（top-down)的方法，依然被認(rèn)為是目前最合理、成本較低、易修飾且能夠 大量制備功能化石墨烯的一種有效手段。氧化石墨烯表面富含含氧功能基團(tuán)使其為熱不穩(wěn) 定材料，受熱極易降解，并且失重溫度區(qū)間很窄。因而，通過(guò)共價(jià)或非共價(jià)化學(xué)修飾技術(shù)實(shí) 現(xiàn)功能化石墨烯兼具高分散性及高熱穩(wěn)定性等一系列科學(xué)問(wèn)題，亦成為目前最重要和最具 挑戰(zhàn)的工作之一。
[0005] 截止目前，基于氧化石墨的濕法化學(xué)修飾主要分為有機(jī)共價(jià)及非共價(jià)兩種策略。 例如，共價(jià)功能化主要包括異氰酸酯法、酯化、酰胺化、硅烷化法、親核取代及相轉(zhuǎn)移技術(shù) 等。非共價(jià)功能化主要包括氫鍵自組裝、靜電自組裝及主客體識(shí)別等。經(jīng)過(guò)功能化的納米材 料，可以使其性能得到顯著提高。以熱穩(wěn)定性為例，引入分子后，因改變了界面相互作用，功 能化材料性能顯著優(yōu)于氧化石墨。（1.ZhangSP,SongH0，Supramoleculargraphene oxide-alkylaminehybridmaterials:variationofdispersibilityandimprovment ofthermalstability,NewJournalofChemistry., 2012, 36 (9) :1693-1908. 2.ZhangSP，XiongP，YangXJ，WangX.NovelPEGfunctionalizedgraphene nanosheets:enhancementofdispersibilityandthermalstability,Nanoscale, 2011，3(5): 2169-2174.) 一般地，文獻(xiàn)中報(bào)道的基于GO含氧基團(tuán)的反應(yīng)多為單一的共價(jià)或非共價(jià)策略。操作過(guò) 程中所用的試劑一般存在或毒性大、或容易遇水分解等缺陷。合成步驟操作繁瑣，難于工業(yè) 化大規(guī)模生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的反應(yīng)溫度高、操作繁瑣、偶聯(lián)試劑毒性較大等不足，提 供一種二氨基苯功能化石墨烯納米材料。
[0007] 本發(fā)明的另一目的是提供一種二氨基苯功能化石墨烯納米材料的制備方法。
[0008] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種二氨基苯功能化石墨烯納米材料，其結(jié) 構(gòu)通式為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種二氨基苯功能化石墨稀納米材料，其特征在于，所述納米材料具有以下結(jié)構(gòu)：
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氨基苯功能化石墨稀納米材料，其特征在于，所述納米材 料通過(guò)以下步驟制備： 步驟1、采用改進(jìn)后的Hmnmers方法以天然石墨粉制備氧化石墨固體； 步驟2、超聲下，制備氧化石墨烯的DMF懸浮液，氧化石墨和DMF溶劑的比為7. 5~15 mg/ mL ； 步驟3、制備二氨基苯的DMF溶液； 步驟4、將步驟2的懸浮液與步驟3的二氨基苯溶液混合，氧化石墨烯與二氨基苯的質(zhì) 量比例為1 :1〇~1〇 :1，加熱到70~100 °C攪拌反應(yīng)； 步驟5、減壓過(guò)濾、洗絳、干燥后即得到二氨基苯功能化石墨稀納米材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的二氨基苯功能化石墨稀納米材料，其特征在于，步驟2中，所 述的超聲時(shí)間為2~10 h。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的二氨基苯功能化石墨稀納米材料，其特征在于，步驟3中，二 氨基苯選自對(duì)苯二胺、間苯二胺和鄰苯二胺中的任意一種；二氨基苯與DMF溶劑的比為1 : 10~1:500 g/mL，溶液的溫度范圍為25~80°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的二氨基苯功能化石墨稀納米材料，其特征在于，步驟4中，所 述的攪拌反應(yīng)時(shí)間為5 ~24 h。
6. -種二氨基苯功能化石墨稀納米材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、采用改進(jìn)后的Hmnmers方法以天然石墨粉制備氧化石墨固體； 步驟2、超聲下，制備氧化石墨烯的DMF懸浮液，氧化石墨和DMF溶劑的比為7. 5~15 mg/ mL ； 步驟3、制備二氨基苯的DMF溶液； 步驟4、將步驟2的懸浮液與步驟3的PA溶液混合，氧化石墨稀與二氨基苯的質(zhì)量比 例為1 :10~10 :1，加熱到70~100 °C攪拌反應(yīng)； 步驟5、減壓過(guò)濾、洗絳、干燥后即得到二氨基苯功能化石墨稀納米材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的二氨基苯功能化石墨稀納米材料的制備方法，其特征在于， 步驟2中，所述的超聲時(shí)間為2~10h。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的二氨基苯功能化石墨稀納米材料的制備方法，其特征在于， 步驟3中，二氨基苯選自對(duì)苯二胺、間苯二胺和鄰苯二胺中的任意一種；二氨基苯與DMF溶 劑的比為I :10~1:500 g/mL，溶液的溫度范圍為25~80°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的二氨基苯功能化石墨稀納米材料的制備方法，其特征在于， 步驟4中，所述的攪拌反應(yīng)時(shí)間為5 ~24 h。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種二氨基苯功能化石墨烯納米材料及其制備方法。該功能化石墨烯納米材料是一種科學(xué)綜合有機(jī)共價(jià)親核加成及非共價(jià)靜電自組裝同步功能化技術(shù)將二氨基苯修飾于氧化石墨烯表面及邊緣構(gòu)建而成的納米雜化結(jié)構(gòu)。本發(fā)明合成的雜化材料熱穩(wěn)定性能比氧化石墨烯有很大提高，且可以通過(guò)反應(yīng)溫度的改變調(diào)節(jié)氧化石墨烯表面二氨基苯的包覆量，且合成步驟簡(jiǎn)單、高效，易于大量制備，特別適用于作為阻燃性材料及其聚合物基阻燃納米復(fù)合材料，該納米材料因此亦具有較好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】C09C1-46, C08L101-00, C08K3-04, C08K9-04, C09C3-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104761753
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510150000
【發(fā)明人】張樹(shù)鵬, 宋海歐, 高娟娟, 錢悅月, 劉茂祥
【申請(qǐng)人】南京理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日