[发明专利]一种可分散于有机溶剂的石墨烯及其水相合成方法

权利要求书

1.一种可分散于有机溶剂的石墨烯材料的制备方法，所述的石墨烯材料具有如式I所示的结构：

GO—R (I)；

其中，GO为经还原处理的氧化石墨烯；

R为与氧化石墨烯共价连接的取代或未取代的C1-C30烷基；其中，所述的取代指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的取代基取代：被1-3个选自组(a)的取代基取代或未取代的C6-C20的芳基、被1-3个选自组(a)的取代基取代或未取代的C1-C20的杂芳基、卤素；

其中，(a)组取代基包括：卤素、C1-C10烷基、氰基、羟基、硝基、C3～C10环烷基、C1～C10烷氧基、氨基所述的方法包括步骤：

(1)提供式Ia化合物、或含所述式Ia化合物的分散体，所述的分散体是通过将式Ia分散在有机溶剂中形成的；

GON—R (Ia)；

其中，GON为未经还原处理的氧化石墨烯；

R为与氧化石墨烯共价连接的取代或未取代的C1-C30烷基；其中，所述的取代指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的取代基取代：被1-3个选自组(a)的取代基取代或未取代的C6-C20的芳基、被1-3个选自组(a)的取代基取代或未取代的C1-C20的杂芳基、卤素；

其中，(a)组取代基包括：卤素、C1-C10烷基、氰基、OH、硝基、C3～C10环烷基、C1～C10烷氧基、氨基；

(2)用还原剂对所述的式Ia化合物进行还原反应，得到式I化合物；

且所述的式Ia材料是通过以下步骤制备的：

(i)提供一分散有氧化石墨烯的水相分散体混合物；

(ii)在惰性溶剂中，在相转移催化剂存在下，用烷基化试剂与所述的混合物反应，得到式Ia化合物；其中，烷基化试剂与氧化石墨烯的质量比为烷基化试剂：氧化石墨烯＝0.1-100:1；

其中，所述的烷基化试剂是如下式II所示的化合物：

R-X (II)

其中，X选自下组：Br；

R为取代或未取代的C1～C30的烷基；其中，所述的取代指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的取代基取代：取代或未取代的C6-C20的芳基、取代或未取代的C1-C20的杂芳基、卤素。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有机溶剂选自下组：卤代烃、芳烃溶剂、酮类溶剂、醚类溶剂，或其组合。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，还原剂选自下组：水合肼、甲基肼、氢碘酸、对甲苯磺酰肼、硼氢化钠、四氢铝锂、VC、芳基肼、芳香胺，或其组合。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，反应物的质量比为还原剂：式Ia化合物＝2-40：1。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的烷基化试剂是CF₃(CF₂)₅CH₂CH₂Br。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的相转移催化剂选自下组：聚醚、环状冠醚、季铵盐、叔胺、吡啶、季铵碱、季膦盐，或其组合。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤(ii)在碱存在下进行。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的碱选自下组：氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钡、氢氧化锶、氢氧化铯、四乙基氢氧化铵，或其组合。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述反应体系中，各物质的质量比依次为：烷基化试剂：碱：相转移催化剂：氧化石墨烯＝0.1-100:1-10:0.1-10:1。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(ii)反应完毕后，对含有式Ia化合物的产物混合物进行过滤和/或洗涤，得到经纯化的式Ia化合物；和/或

在所述步骤(2)反应完毕后，对含有式I化合物的产物混合物进行过滤和/或洗涤，得到经纯化的式I化合物。