[发明专利]一种石墨烯表面功能化改性方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯表面功能化改性方法，包括如下步骤：将氧化石墨烯和水混合得到溶液A；将3‑羟基‑2‑萘酸肼和乙醇混合得到溶液B；将溶液A和溶液B混合加热反应，得到功能化改性石墨烯。本发明方法能够将含有萘基的分子接枝到石墨烯表面，制得功能化改性石墨烯。本发明方法涉及的化学反应一步完成，简单高效。本发明方法使用3‑羟基‑2‑萘酸肼作为氧化石墨烯的还原剂，未使用常用的水合肼等对人体有害的还原剂，对环境友好。本发明方法制备得到的功能化改性石墨烯，在有机溶剂中具有良好的分散性，改变了氧化石墨烯不溶于有机溶剂的性质。

技术领域

本发明涉及石墨烯技术领域。更具体地，涉及一种石墨烯表面功能化改性方法。

背景技术

石墨烯是一种具有一个原子层厚度的二维碳材料。2004年，曼彻斯特大学的科学家Geim和Novoselov通过机械剥离的方法发现了石墨烯，自此，石墨烯获得了学术界的广泛关注。

完整的石墨烯可以看作单层的石墨烯分子，具有平面六边形的点阵结构。石墨烯中的每个碳原子均为sp2杂化，剩余的一个p轨道电子形成了石墨烯层片之间的大π键。石墨烯中碳原子的p轨道电子可以在石墨烯层片之间自由移动，赋予了石墨烯优良的电学性能。在单层石墨烯中，电子迁移率可以达到2.0 105cm²/(V S)。石墨烯中碳原子之间通过键能很强的σ键相互连接，这使得石墨烯具有非常稳定的结构和优良的力学性能。除此之外，石墨烯还具有优良的热导率、热稳定性、高的比表面积、表面惰性、对液体和气体大分子的阻隔性能、高透光率等卓越的特性。这些性能使得石墨烯在电极材料、液晶材料、生物材料、薄膜材料、超级电容器、防腐涂料、光学材料等领域具有广阔的应用前景。

石墨烯材料突出的物理、表面性质使得石墨烯纳米复合材料成为复合材料领域的一个研究热点。但是石墨烯层片之间具有非常强的分子间作用力，这就使得石墨烯在分散系中很容易发生团聚，实现石墨烯在复合材料中的均匀分散成为研究者面临的难题。

因此，本发明提供了一种石墨烯表面功能化改性方法，至少解决上述之一的问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种石墨烯表面功能化改性方法。该方法通过在石墨烯表面添加功能性的基团，不仅可以扩大石墨烯层片的间距，减弱其分子间作用力，降低发生团聚的可能性，而且可以实现对复合材料中石墨烯/高分子材料界面的控制，使石墨烯更好地与高分子材料基体发生作用，进而使得石墨烯均匀分散于基体之中。

本发明的第二个目的在于提供一种由石墨烯表面功能化改性方法制备得到的功能化改性石墨烯。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种石墨烯表面功能化改性方法，包括如下步骤：

将氧化石墨烯和水混合得到溶液A；将3-羟基-2-萘酸肼和乙醇混合得到溶液B；将溶液A和溶液B混合加热反应，得到功能化改性石墨烯。

优选地，所述溶液A中，氧化石墨烯的浓度为1～6mg/mL。

优选地，所述溶液B中，3-羟基-2-萘酸肼的浓度为4～24mg/mL。

优选地，所述溶液A和溶液B的体积比为1:1～1:2。

优选地，所述加热反应的加热温度为70℃～90℃。

优选地，所述溶液A通过将氧化石墨烯置于水中超声分散获得，其中所述超声分散的时间为15～60min。

优选地，所述溶液B通过将3-羟基-2-萘酸肼置于乙醇中超声分散获得，其中所述超声分散的时间为15～60min。

优选地，所述溶液A和溶液B混合加热反应后，还包括干燥洗涤等步骤。

为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：