[发明专利]聚乙烯基咔唑/石墨烯复合材料及其合成方法和用途

摘要

本发明涉及聚乙烯基咔唑/石墨烯复合材料及其合成方法和用途，包括由下述反应得到的产物：先从天然石墨氧化得到氧化石墨，再将可引发可逆加成-断裂链转移聚合基团接枝到氧化石墨表面，再利用引发基团引发N-乙烯基咔唑在氧化石墨表面上的聚合反应，最后采用不同的还原剂还原得到聚乙烯基咔唑/石墨烯复合材料。本发明的显著特点是：表面引发可逆加成-断裂链转移聚合的条件简单，容易操作，可以将聚乙烯基咔唑通过共价键牢固的结合在石墨烯表面，还可实现高分子分子量及分子量分布的可控合成，在一定程度上有效改善了两种材料的相容性；复合材料的载流子传输性能得到提高，在光电信息材料领域有较好的应用前景和经济效益。

主权项

聚乙烯基咔唑/石墨烯复合材料，其特征在于包括由下述反应得到的产物：1)将天然石墨通过化学氧化方法制备单层或多层氧化石墨；2)将步骤1)得到的氧化石墨与3-(三甲氧基硅烷)丙基丙烯酸脂、偶氮二异丁腈、相转移催化剂二硫代苯甲酸苯乙基酯在N，N-二甲基甲酰胺中氮气气氛下60-70℃反应24-48小时，抽滤、洗涤和干燥后，得表面带有可引发可逆加成-断裂链转移聚合基团的氧化石墨，其中氧化石墨、3-(三甲氧基硅烷)丙基丙烯酸脂、偶氮二异丁腈、二硫代苯甲酸苯乙基酯用量之比为30mg∶0.2-0.6mmol∶0.2-0.3mmol∶0.3-0.6mmol；3)将步骤2)得到的表面带有可引发可逆加成-断裂链转移聚合基团的氧化石墨置于N-乙烯基咔唑、引发剂偶氮二异丁腈、相转移催化剂二硫代苯甲酸苯乙基酯的有机溶剂溶液中，在氮气保护下60-80℃反应24-48小时，离心、洗涤、真空烘干得到聚乙烯基咔唑/氧化石墨复合材料，其中表面带有可引发可逆加成-断裂链转移聚合基团的氧化石墨、N-乙烯基咔唑、偶氮二异丁腈、二硫代苯甲酸苯乙基酯用量之比为30mg∶5-10g∶0.1-1mmol∶0.2-2mmol；4)将步骤3)得到的聚乙烯基咔唑/氧化石墨复合材料在有机溶剂中超声0.5-2小时，向其中加入还原剂，在60-100℃反应24-48小时，倒入甲醇中沉淀，过滤，真空烘干得到聚乙烯基咔唑/石墨烯复合材料，其中聚乙烯基咔唑/氧化石墨与还原剂用量之比为30mg∶1-5mg。