[发明专利]一种亲油性石墨烯纳米片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯及其制备方法，所述制备方法包括：步骤S1，制备得到热还原石墨烯；步骤S2，按质量比1:9～15分别取步骤S1中得到的热还原石墨烯和过氧化物，搅拌混合，得固体混合物；步骤S3，将步骤S2中获得的固体混合物置于充有惰性气体的密封容器中，并于50～150℃下反应2～5h，冷却，得反应后的固体；步骤S4，取出步骤S3中获得的反应后的固体，洗涤过滤、烘干、研磨；得目的石墨烯。本发明通过优化亲油性石墨烯纳米片的制备方法，解决了传统石墨烯在溶剂中分散稳定性低的技术问题。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料领域，尤其涉及一种亲油性石墨烯纳米片及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的具有单层碳原子层的二维材料，是目前世界上最薄也是最坚硬的纳米材料。石墨烯超薄的片层结构、超高的杨氏模量(1100GPa)和断裂强度(125GPa)、出众的热导率(5000W/(m*K))、极大的比表面积以及优异的耐高温、自润滑等性能，使其在油漆涂料、合成橡胶、润滑油添加剂方面的应用显示出巨大的潜力。

与此同时，发挥石墨烯的优异性能，必须使其以单层或少层状态分散在基体材料中。通常做法是先将纳米石墨烯片均匀分散于某种溶剂中，然后进行后续的加工处理。但是，结构完整的石墨烯是由稳定的类六元环苯单元组合而成，表面呈惰性，化学稳定性高；同时，石墨烯的片层与片层之间存在强烈的π-π堆积作用和范德华力，使其在溶液中容易发生团聚或重新堆叠形成石墨结构。此外，由于石墨烯在普通溶剂中很难稳定分散，使其应用受到了很大的制约。

相关技术中，提高石墨烯在有机溶液中的分散稳定性主要有表面活性物理助分散和化学改性石墨烯两类方法。表面活性剂助分散先关的技术专利有CN107674731A、CN108587756A、CN109135898A、CN1097995776A等，不同的表面活性剂对有机溶剂的亲和性并不一致，针对不同的有机溶剂需采用特定的一种或者几种表面活性剂才可以获得较好的助分散性；并且表面活性剂不可自然降解，其易对环境造成污染，不符合倡导的绿色化学理念。采用化学改性石墨烯的专利有CN108913277A、CN108690677A、CN109135873A等，其为通过对石墨烯接枝非极性的官能团，改变了石墨烯在有机溶剂中的相容性。但是通过该方法制备改性石墨烯，其操作复杂、成本高昂。

因此，如何高效改进或者修饰石墨烯，以提高石墨烯的疏水亲油性能，从而改善石墨烯在有机溶剂、基础油和高分子聚合物基体中的分散稳定性，进而使其能够应用于实际的生产研究中，成为石墨烯应用研究的主要课题。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种亲油性石墨烯纳米片及其制备方法，以解决相关技术中传统石墨烯在溶剂中分散稳定性低的技术问题。

本发明提供了一种亲油性石墨烯纳米片的制备方法，包括：

步骤S1，制备得到热还原石墨烯；

步骤S2，按质量比1:9～15分别取步骤S1中得到的热还原石墨烯和过氧化物，搅拌混合，得固体混合物；

步骤S3，将步骤S2中获得的固体混合物置于充有惰性气体的密封容器中，并于50～150℃下反应2～5h，冷却，得反应后的固体；

步骤S4，取出步骤S3中获得的反应后的固体，洗涤过滤、烘干、研磨；得目的石墨烯。

可选地，所述目的石墨烯的粒径为50～500目。

可选地，在步骤S2中，所述过氧化物为过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化二氢丙烷、过氧化苯甲酰中的一种或多种。

可选地，在步骤S4中，所述洗涤过滤的具体步骤包括：

取出步骤S3中获得的反应后的固体，用乙醇和三氯乙烯的混合溶液洗涤过滤，至滤液澄清为止，得滤饼。