[发明专利]基于氧化石墨烯的纳米协同增强片层材料及其制备方法

权利要求书

1.基于氧化石墨烯的纳米协同增强片层材料，其特征在于：该片层材料由质量比为1：（3-6）的水滑石与氧化石墨烯复合而成，呈表面层状清晰的片层堆叠状结构，其粒径大小为10-20μm，平均比表面积为1800m²g^-1；

该基于氧化石墨烯的纳米协同增强片层材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、硅烷化水滑石的合成

（1）按照摩尔比为（1-3）：1的比例，分别取可溶性镁盐和可溶性铝盐加入到去离子水中，充分搅拌溶解后，制得溶液A，备用；

（2）取碱性化合物溶解于去离子水中，制得摩尔浓度为0.1~0.5mol/L的溶液B，备用；

（3）在氮气保护条件下，将步骤（2）制得的溶液B滴加至步骤（1）制得的溶液A中，调节其pH至9~10，之后，在不断搅拌和持续氮气保护条件下，控制所得混配溶液升温至70~90℃进行反应5~8h，制得白色糊状反应产物，备用；

（4）采用混合溶剂对步骤（3）制得的反应产物进行洗涤，直至反应产物呈中性，之后对反应产物进行干燥，然后，将干燥后所得物料再次置于混合溶剂中，在不断搅拌和持续氮气保护条件下，控制所得混合物料升温至60~80℃进行搅拌2-3h，之后，按照硅烷偶联剂与步骤（1）中可溶性镁盐和可溶性铝盐的总质量为（0.05-0.1）：1的比例，向其中滴加硅烷偶联剂，在持续搅拌和氮气保护条件下，控制所得混配物料升温至80~90℃进行聚合反应10~12h，自然冷却至室温后，采用混合溶剂对所得聚合反应产物进行洗涤，之后，经100℃以下充分干燥后，制得硅烷化水滑石，备用；

步骤二、纳米协同增强片层材料的合成

a按照质量比为（5-8）：1的比例，分别称取氧化石墨烯和脱水剂加入到极性有机溶剂中，充分搅拌分散后，制得分散液，备用；

b按照硅烷化水滑石与步骤a中氧化石墨烯的质量比为（1-2）：5的比例，称取步骤一制得的硅烷化水滑石添加至步骤a制得的分散液中，在不断搅拌和持续氮气保护条件下，升温至80~90℃进行接枝反应8~10 h，之后，对所得悬浊液进行离心分离，并采用混合溶剂对下层沉淀进行多次洗涤，充分干燥后，即得成品纳米协同增强片层材料。

2.根据权利要求1的一种基于氧化石墨烯的纳米协同增强片层材料，其特征在于：在步骤（1）中，所述的可溶性镁盐为硫酸镁、氯化镁和硝酸镁中的至少一种。

3.根据权利要求1的一种基于氧化石墨烯的纳米协同增强片层材料，其特征在于：在步骤（1）中，所述的可溶性铝盐为氯化铝、硝酸铝和硫酸铝中的至少一种。

4.根据权利要求1的一种基于氧化石墨烯的纳米协同增强片层材料，其特征在于：在步骤（2）中，所述的碱性化合物为氢氧化钾、氢氧化钠和碳酸氢钠中的至少一种。

5.根据权利要求1的一种基于氧化石墨烯的纳米协同增强片层材料，其特征在于：在步骤（4）和步骤b中，所述的混合溶剂由质量比为3：1的乙醇和去离子水混配组成。

6.根据权利要求1的一种基于氧化石墨烯的纳米协同增强片层材料，其特征在于：在步骤（4）中，所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-792和DL-602中的至少一种。

7.根据权利要求1的一种基于氧化石墨烯的纳米协同增强片层材料，其特征在于：在步骤a中，所采用的氧化石墨烯为3~5层，粒径不大于10μm。

8.根据权利要求1的一种基于氧化石墨烯的纳米协同增强片层材料，其特征在于：在步骤a中，所述的脱水剂为分子筛、浓硫酸和二环己基碳二酰亚胺中的至少一种。

9.根据权利要求1的一种基于氧化石墨烯的纳米协同增强片层材料，其特征在于：在步骤a中，所述的极性有机溶剂为正丁醇、二甲苯、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的至少一种。