[发明专利]芳构腈化石墨烯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯领域，尤其涉及一种芳构腈化石墨烯及其制备方法。

背景技术

石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二 维晶体，它是目前自然界最薄，强度最高的材料，表现出许多优异的物理化学 性质，如超大的比表面积、高的电子迁移速率、良好的化学性质、优异的导热 性、高的弹性模量和机械强度等，从而使其成为目前科学和产业界研究的热点。

当前石墨烯的制备方法主要有机械球磨剥离法、碳化硅外延生长法、化学 气相沉积法、氧化石墨还原法、石墨插层法及有机合成法等。而这些方法大多 存在石墨烯产量低难以实现商业化的问题。

因此，寻找一种能够实现大规模生产石墨烯的方式，建立符合国情的石墨 烯产业，尽可能的降低生产石墨烯的成本和丰富石墨烯产品，才能真正推动石 墨烯市场化。因此，改进石墨烯生产工艺，丰富石墨烯的原料来源，降低石墨 烯成本，优化石墨烯功能性，同时提高石墨烯产能就成为本技术实施的目标所 在。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种芳构腈化石墨烯及其制备方法，解决 了目前石墨烯产量低难以商业化的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种芳构腈化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

a)将醋酸和氨水通过分子筛合成塔，气相合成反应得到己二腈、氢气、 二氧化碳和水，冷却得到己二腈油状液体并收集氢气；

b)向步骤a)得到的所述己二腈中加入醋酸镍，反应合成己内酰胺；

c)向步骤b)得到的所述己内酰胺中加入醋酸钯，并通入步骤a)收集到 的所述氢气，反应得到芳构腈化石墨烯微晶体；

d)向步骤c)得到的所述芳构腈化石墨烯微晶体中加入去离子水，水解 脱出金属钯，然后加热脱出水分；然后冷却到40℃再加入水合肼置换金属镍， 过滤产品得到金属镍和碳固体后，用醇类溶剂脱洗固体，脱洗液返回反应器， 然后升温加热脱出醇，醋酸氨、乙酰肼后，得到芳构腈化石墨烯。

优选地，步骤a)中所述分子筛合成塔内装有DPZSM-5分子筛，所述 DPZSM-5分子筛上磷酸二丁酯量的负载量为所述DPZSM-5分子筛质量的 3％～5％。

优选地，步骤a)具体为，所述醋酸和所述氨水的混合气体在温度为 250～280℃的条件下，经过DPZSM-5分子筛催化合成得到己二腈、氢气、二 氧化碳和水，冷却到室温得到己二腈油状液体，并收集氢气。

优选地，所述醋酸和所述氨水的体积比为4:1～9:2，所述DPZSM-5分子筛 的用量为所述醋酸和所述氨水总量的5～7倍。

优选地，步骤b)具体为，所述己二腈与所述醋酸镍在温度为80～100℃， 压力为0.05～0.5MPa条件下，密闭反应6～10h，得到己内酰胺；所述醋酸镍的 加入量为己二腈质量的1‰～5‰。

优选地，步骤c)具体为所述己内酰胺，在催化剂为醋酸钯，温度为60～120 ℃，压力不大于150KPa的条件下通入步骤a)得到的所述氢气，反应3～5h， 静置10～14h，得到芳构腈化石墨烯微晶体；所述醋酸钯的加入量为己内酰胺 质量的0.2‰～1‰。

优选地，步骤d)具体为：

向步骤c)得到的所述芳构腈化石墨烯微晶体中加入去离子水调整溶液的 PH为7.5～8，将金属钯以氢氧化钯方式萃取出来；然后将剩余物加热到100℃ 蒸干水分，冷却到40℃再加入水合肼搅拌2h,然后过滤得到金属镍和碳的固体 沉淀物，用甲醇脱洗萃取金属镍，脱洗液返回到反应物中；最后将剩余物质升 温到200～300℃，馏出甲醇、醋酸氨和乙酰胺，最后得到芳构腈化石墨烯聚合 物；所述去离子水的加入量为所述芳构腈化石墨烯微晶体总量的2～5倍；所述 脱洗甲醇的用量为醋酸镍加入量的200～500倍；所述水合肼的用量为所述芳构 腈化石墨烯微晶体质量的40％～80％。

本发明提供了一种芳构腈化石墨烯，按照上述技术方案制备得到。