[发明专利]功能化石墨烯的制备方法

说明书

本发明涉及一种功能化石墨烯的制备方法。根据本发明的功能化石墨烯的制备方法可以通过简单的方法使石墨烯功能化，并且不使用除了石墨烯和含有双键的盐之外的任何其它物质，从而能够使石墨烯功能化同时表现出石墨烯的固有特性。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0170680的优先权和权益，该申请的公开内容通过引用全部并入本说明书中。

本发明涉及一种功能化石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯是其中碳原子通过二维sp2键合形成以六边形形状连接的排布，同时具有相当于碳原子层的厚度的半金属物质。近来，已经报道对具有一个碳原子层的石墨烯薄片的性能进行评价，结果，已经报道，石墨烯薄片可以表现出约50,000cm²/Vs以上的电子迁移率的非常优异的电导率。

另外，石墨烯具有结构和化学稳定性以及优异的热导率的性能。此外，石墨烯仅由相对轻的元素碳组成，因此，容易加工成一维或二维纳米图案。由于这种电学、结构、化学和经济性能，石墨烯有望在将来取代硅基半导体技术和透明电极，特别地，由于优异的机械性能而能够应用于柔性电子器件领域。

另一方面，石墨烯由于其疏水特性而倾向于重新聚集。因此，除了在具有相似的表面能的溶剂如NMP和DMF中之外，石墨烯在大多数有机溶剂中不能很好地分散。

为了解决这些问题，通过使用分散剂的疏水部分吸附在石墨烯表面上并且亲水部分可以抑制相邻的石墨烯聚集的两亲性分散剂来改善在溶剂中的分散性。在上述方法中，由于石墨烯本身没有化学变化，因此，可以保持石墨烯固有的特性，但是由于所述方法是物理结合，因此，具有难以保持长久的分散性的缺点。

作为另一方法，有在石墨烯表面上化学键合用于功能化的化合物的方法。由于上述方法是化学结合，因此，可以保持长久的分散性，但是存在的缺点为，石墨烯的sp2键的一部分变为sp3键，因此，石墨烯固有的特性劣化，特别是热导率和电导率降低。此外，上述方法的问题在于，由于石墨烯的反应性低，因此，石墨烯表面的功能化需要复杂的方法。

在这方面，本发明人已经对使石墨烯功能化的方法进行深入研究，并且发现，如在后面描述的，可以通过在特定温度下对石墨烯和含有双键的盐进行热处理的简单方法使石墨烯功能化，从而完成本发明。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供一种可以通过简单的方法使石墨烯功能化的功能化石墨烯的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种通过上述制备方法制备的功能化石墨烯。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种功能化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

1)将石墨烯与含有双键的盐混合以制备混合物；以及

2)在120℃至400℃下对所述混合物进行热处理。

根据本发明的功能化石墨烯的制备方法关注以下事实：如果对含有双键的盐进行热处理从而使双键断裂并活化，则它与相邻的石墨烯反应，使得含有双键的盐可以在石墨烯表面上功能化。其机理在图1中示意性地示出。

结果，石墨烯和含有双键的盐甚至在没有任何其它物质如反应引发剂的情况下直接反应，使得石墨烯可以通过比石墨烯的常规功能化方法更简单的方法而功能化。此外，由于含有双键的盐在石墨烯中功能化，因此，赋予石墨烯亲水特性，从而可以提高石墨烯的水分散性。

因此，与通常已知的石墨烯的功能化方法不同，本发明的制备方法简单并且具有能够在不损害石墨烯的固有特性的情况下使石墨烯功能化的效果。