[发明专利]一种对温度、湿度快速响应Janus结构石墨烯膜的制备方法

摘要

一种对温度、湿度快速响应Janus结构石墨烯膜的制备方法，涉及材料化学技术领域。该方法首先是通过抽滤的手段对氧化石墨烯溶液进行抽滤得到氧化石墨烯膜，然后使用加热的氢碘酸对该膜进行还原，得到还原氧化石墨烯膜。在此基础之上，再加入一定量的氧化石墨烯溶液，通过溶剂蒸发的方式在该膜的表面沉积一层氧化石墨烯膜，最终得到还原氧化石墨烯/氧化石墨烯复合膜。该复合膜具有Janus结构，对湿度和温度具有快速响应性，温度较低，湿度增大时，复合膜能够快速发生卷曲；温度升高时，复合膜会由卷曲状态快速伸展。

主权项

1.一种对温度和湿度快速响应的还原氧化石墨烯和氧化石墨烯复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：氧化石墨烯薄膜的制备：采用改进的Hummers法将天然石墨氧化制备氧化石墨烯，将氧化石墨烯用去离子水稀释得到氧化石墨烯溶液，进行抽滤，完全抽干，即得到氧化石墨烯膜；还原氧化石墨烯薄膜的制备：把碘化氢溶液密封加热后直接倒在步骤（1）制备的氧化石墨烯膜上，进行还原，反应结束后，连接泵抽滤掉碘化氢，并加去离子水反复滤洗；还原氧化石墨烯和氧化石墨烯复合薄膜的制备：将按照步骤（1）的方法制备的氧化石墨烯溶液，倒入步骤（2）制备的还原氧化石墨烯膜上，放入烘箱中，进行溶剂蒸发，即可得到对温度和湿度快速响应的还原氧化石墨烯和氧化石墨烯复合膜；采用改进的Hummers法将天然石墨氧化制备氧化石墨烯的步骤：使用尺寸较大的石墨粉，首先在反应器中加入浓硫酸，循环分批次依次加入石墨粉、NaNO₃和高锰酸钾，反应30 min，然后在中温40℃水浴锅中反应40 min，随后移至高温98 ℃水浴锅中，加入一定量的去离子水，反应30 min；最后将反应物倒入另一反应器中加入H₂O₂和盐酸，反复离心，用去离子水洗涤，直至溶液中性；制备氧化石墨烯使用的石墨尺寸为40‑80目；步骤（2）碘化氢溶液质量分数45‑67 wt%，反应温度25‑98 ℃；还原反应时间1‑100 min；步骤（3）氧化石墨烯浓度在0.1‑0.5 mg/mL；蒸发温度40‑55 ℃；步骤（1）制备氧化石墨烯薄膜的氧化石墨烯溶液的体积：碘化氢溶液体积：步骤（3）制备氧化石墨烯薄膜的氧化石墨烯溶液的体积为80‑250：10‑20：70‑150；步骤（1）制备氧化石墨烯薄膜的氧化石墨烯溶液的浓度和体积与步骤（3）制备氧化石墨烯薄膜的氧化石墨烯溶液的浓度和体积分布对应相等。