[发明专利]Al2O3-氧化石墨插层材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Al₂O₃-氧化石墨插层材料的制备，属于插层材料制备技术领域。特指以氧化石墨为插层主体、多羟基铝低聚物[Al₁₃O₄(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺（简写为：[Al₁₃]⁷⁺）为插层客体，以十六烷基三甲基溴化铵CTAB为预插层剂，采用逐步离子交换的方法制备Al₂O₃-氧化石墨插材料。 

背景技术

氧化石墨(graphite oxide, GO)是一种典型的二维层状碳材料，从19世纪末到20世纪中期，研究人员主要关注氧化石墨的制备方法，Hummers (Hummers W S, 等. J. Am. Chem. Soc., 1958, 80 (6): 1339?1339)法因具有反应简单，反应时间短，安全性高，对环境污染小等特点而成为目前普遍使用的方法之一。在有了成熟制备方法的基础上，研究者进一步进行了氧化石墨的应用研究。由于氧化石墨层内以强共价键结合，层间则通过各种含氧官能团以弱的氢键连接，主体石墨层上含有丰富的极性基团、片层面积大、离子交换能力强并带负电荷，这种结构决定了氧化石墨可以像层状粘土一样在水中发生水合作用，并引起碳层的溶胀或层离，同时这些特点赋予了其良好的复合能力，以氧化石墨作为插层母体所制备的氧化石墨插层材料，其成本要比纳米碳管复合材料低。因此，氧化石墨及其插层材料已成为近年来的研究热点，越来越受到人们的重视。文献报道 ( Matsuo Y, 等. Carbon, 1997, 35(1):113?120; Cassagneau T,等. Langmuir, 2000, 16(18): 7318?7324; Matsuo Y, 等. Carbon, 1996, 34(5):672?74; Kotov N A, 等. Advanced Materials, 1996, 8 (8): 637?641; Kyotani T, 等. Carbon, 1997, 35(8): 1185?1203)，有机/无机阳离子、极性的有机分子和聚合物等可以通过不同的方法嵌入到氧化石墨层间，形成沿C-轴方向有不同重复间距的氧化石墨嵌层化合物。当这些具有优异性能的客体存在于氧化石墨层间时，能与主体氧化石墨发生协同效应，使得这些材料表现出优越的物理化学特性，在电、磁、热、机械、吸附、催化等领域有着广阔的应用前景(Matsuo Y, 等. Journal of Materials Chemistry, 2002, 12(5): 1592?1596; Xu J,等. Materials Research Bulletin, 2001, 36(10): 1833?1836; Ding R, 等. Polymer Degradation and Stability, 2003, 81(3): 473?476)。