[发明专利]氧化石墨烯表面官能团的可逆调控方法

说明书

本发明提供一种氧化石墨烯表面官能团的可逆调控方法，包括：S1：提供氧化石墨烯分散液，并向氧化石墨烯分散液中加入过渡金属盐，得到混合液；S2：向混合液中加入强碱溶液，于第一温度搅拌第一时间后，升温至第二温度搅拌第二时间进行反应，得到去除官能团的氧化石墨烯；S3：将去除官能团的氧化石墨烯置于强酸溶液中进行酸处理，得到恢复官能团的氧化石墨烯；其中，通过依次重复步骤S1、步骤S2和步骤S3，以实现氧化石墨烯表面官能团的可逆调控。本发明的方法操作简便，成本低，可实现石墨烯在导电开关领域的扩展应用。

技术领域

本发明涉及石墨烯领域，具体涉及一种氧化石墨烯表面官能团的可逆调控方法。

背景技术

石墨烯自2004年由英国曼彻斯特大学的Andre Geim和他的学生KonstantinNovoselov发现以来，得到了全世界科学家的广泛关注，尤其是2010年获得诺贝尔奖以后，更是掀起了一股石墨烯的研究热潮。

作为石墨烯的一种重要衍生物，氧化石墨烯表面含有大量官能团，包括羟基、羧基、环氧等。官能团的种类以及数量会极大的影响氧化石墨烯的性质，进而影响其在各个领域的应用。一方面，官能团的存在破坏了完美石墨烯的sp²结构，使得石墨烯的导电导热等性能大幅下降；另一方面，官能团的存在可以提供更多反应活性位点，使得氧化石墨烯反应性更强，从而与其他材料复合时可以有更加紧密的相互作用。也正是由于氧化石墨烯与其他材料之间的紧密相互作用，使得官能团的反应(或去除)通常都是永久性的。

石墨烯具有非常优异的导电性，而含有官能团的氧化石墨烯却是一种绝缘体，因此基于官能团的数量以及种类所导致的导电性差异可以将石墨烯设计为一种导电开关。而当石墨烯作为导电开关使用时，要求氧化石墨烯表面的官能团能够可逆的转化。因此，需要一种氧化石墨烯表面官能团的可逆调控方法。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种氧化石墨烯表面官能团的可逆调控方法，可实现石墨烯在导电开关领域的扩展应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种氧化石墨烯表面官能团的可逆调控方法，包括：S1：提供氧化石墨烯分散液，并向氧化石墨烯分散液中加入过渡金属盐，得到混合液；S2：向混合液中加入强碱溶液，于第一温度搅拌第一时间后，升温至第二温度搅拌第二时间进行反应，得到去除官能团的氧化石墨烯；S3：将去除官能团的氧化石墨烯置于强酸溶液中进行酸处理，得到恢复官能团的氧化石墨烯；其中，通过依次重复步骤S1、步骤S2和步骤S3，以实现氧化石墨烯表面官能团的可逆调控。

根据本发明的一个实施方式，过渡金属盐选自过渡金属硫酸盐、过渡金属硝酸盐和过渡金属氯化物中的一种或多种，过渡金属硫酸盐选自硫酸铁、硫酸钴、硫酸镍、硫酸铜和硫酸锰中的一种或多种，过渡金属硝酸盐选自硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸铜和硝酸锰中的一种或多种，过渡金属氯化物选自氯化铁、氯化钴、氯化镍、氯化铜和氯化锰中的一种或多种。

根据本发明的一个实施方式，第一温度为20℃～60℃，第二温度为50℃～80℃。

根据本发明的一个实施方式，第一时间为0.5h～24h，第二时间为0.5h～24h。

根据本发明的一个实施方式，酸处理的时间为0.5h～8h。

根据本发明的一个实施方式，还包括在步骤S1中加入过渡金属盐后超声处理1min～60min，得到混合液。

根据本发明的一个实施方式，还包括在超声处理后再搅拌1min～60min后，得到混合液。