[发明专利]一种油溶性四氧化三铁/改性氧化石墨烯复合材料及其制备方法以及应用

说明书

本发明提供了一种油溶性四氧化三铁/改性氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)在碱性条件下，将氧化石墨烯的水溶液与含有Fe³⁺和Fe²⁺的水溶液混合后，进行加热反应，得到四氧化三铁/氧化石墨烯复合材料；B)将所述四氧化三铁/氧化石墨烯复合材料与烷基胺混合反应，得到油溶性四氧化三铁/改性氧化石墨烯复合材料，所述烷基胺选自十二胺、十三胺，十四胺、十六胺、十八胺或二异十三烷基胺。本发明先由Fe³⁺、Fe²⁺与氧化石墨烯通过化学共沉淀得水溶性四氧化三铁/氧化石墨，再由四氧化三铁/氧化石墨与与特定种类的烷基胺自组装制得油溶性的四氧化三铁/改性氧化石墨烯复合材料。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种油溶性四氧化三铁/改性氧化石墨烯复合材料及其制备方法以及应用。

背景技术

四氧化三铁(Fe₃O₄)是一种混合价态(Fe^Ⅱ/Fe^Ⅲ)的氧化物，由Fe²⁺、Fe³⁺和O^2-通过离子键组成的复杂离子晶体，由于其特殊的反式尖晶石结构，电子可以在这两种离子之间来回跳动使四氧化三铁具有高导电性能和强磁性能，因而在电化学技术、吸收电磁波及磁流体等领域都有着广泛的应用。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成，呈蜂窝状正六边形晶格的二维平面结构材料。其载流离子的迁移率高达15000cm²V^-1s^-1，是目前已知的迁移率最高的材料。此外，石墨烯还具有很高的热导性和机械强度。而氧化石墨烯(GO)是石墨烯被氧化后的产物，其同样具体层状结构及很高的比表面积。氧化石墨烯上的含氧基团可以直接和目标物质作用，起到吸附的效果；也可以被特异性修饰，用来达到不同功能化应用。它与石墨烯相比，表面多了丰富的羟基、羧基等含氧基团，因此氧化石墨烯具备很好的水溶性，但很难分散于低级性有机溶剂中。

由于四氧化三铁与氧化石墨烯各自的特殊性能，对四氧化三铁与氧化石墨烯的复合材料的制备，性能及应用吸引了大量的研究，目前，四氧化三铁/氧化石墨烯(Fe₃O_4/GO)已被广泛应用于吸波，分离，电化学，生物医药等领域，但是四氧化三铁/氧化石墨烯如何与低级性有机聚合物复合应用，却仍是一个亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种油溶性四氧化三铁/改性氧化石墨烯复合材料及其制备方法，本发明提供的油溶性四氧化三铁/改性氧化石墨烯复合材料能稳定分散于低极性溶剂中，同时该材料本身亦具有一定的相变能力及顺磁性。

本发明提供了一种油溶性四氧化三铁/改性氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A)在碱性条件下，将氧化石墨烯的水溶液与含有Fe³⁺和Fe²⁺的水溶液混合后，进行加热反应，得到四氧化三铁/氧化石墨烯复合材料；

B)将所述四氧化三铁/氧化石墨烯复合材料与烷基胺混合反应，得到油溶性四氧化三铁/改性氧化石墨烯复合材料，所述烷基胺选自十二胺、十三胺，十四胺、十六胺、十八胺或二异十三烷基胺。

优选的，步骤A)中，所述碱性条件的pH值大于10。

优选的，所述含有Fe³⁺和Fe²⁺的水溶液按照如下方法进行配置：

将铁盐和亚铁盐溶解于水中，得到含有Fe³⁺和Fe²⁺的水溶液，所述Fe³⁺和Fe²⁺的摩尔比为1:1～3：1。

优选的，所述氧化石墨烯按照如下方法进行制备：