專利名稱：一種胺基化磁性石墨烯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種胺基化磁性石墨烯的制備方法。
背景技術(shù)：
石墨烯具有良好的導(dǎo)電性、機(jī)械強(qiáng)度、催化性能、光學(xué)性能、吸附性能等，它是目前室溫導(dǎo)電速度最快、力學(xué)強(qiáng)度最大、導(dǎo)熱能力最強(qiáng)的材料，由于這些物理性能，石墨烯被廣泛應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，如:傳感器、催化、能源材料等；磁性材料是古老而應(yīng)用廣泛的功能材料，小于20 nm的磁性氧化鐵納米粒子在室溫的狀態(tài)下具有超順磁性，在外磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生磁響應(yīng)；根據(jù)這些特性，磁性氧化鐵納米粒子已經(jīng)在磁性分離、磁性監(jiān)測(cè)、核磁共振、藥物控釋等方面顯示出了誘人的應(yīng)用前景；磁性石墨烯由于結(jié)合了石墨烯和磁性納米顆粒的優(yōu)點(diǎn)，吸引了眾多研究小組的興趣；陳永勝課題組Journal of Materials Chemistry 19(2009)2710-2714通過(guò) 化學(xué)沉淀法制備了磁性納米粒子-石墨烯復(fù)合材料；俞書(shū)宏課題組Small 6 (2010) 169-173通過(guò)在聚苯乙烯磺酸鈉包裹的氧化石墨烯溶液中高溫分解乙酰丙酮鐵來(lái)制備磁性納米粒子-石墨烯復(fù)合材料，使復(fù)合材料表面接上了不同含量的磁性納米粒子；Chan等Carbon 48 (2010)3139-3144通過(guò)化學(xué)交聯(lián)法合成了磁性納米粒子-石墨烯復(fù)合材料，但他們采用二氧化硅包覆磁性納米粒子，大大降低了復(fù)合材料的飽和磁化強(qiáng)度；盡管已有較多有關(guān)磁性石墨烯的報(bào)道，表面帶正電荷的胺基化磁性石墨烯鮮見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種胺基化磁性石墨烯的制備方法，該制備方法利用氧化石墨烯在水熱還原成石墨烯的同時(shí)，負(fù)載上胺基化的磁性氧化鐵納米顆粒，制備出胺基化磁性石墨烯功能材料。具體步驟為:
(I)將3飛毫摩爾三價(jià)鐵鹽加入到40毫升濃度為0.5飛毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌廣2小時(shí)使三價(jià)鐵鹽充分溶解，制得含有三價(jià)鐵鹽的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟⑴制得的含有三價(jià)鐵鹽的氧化石墨烯溶液中加入擴(kuò)25毫摩爾有機(jī)堿，攪拌3(Tl20分鐘，制得含有有機(jī)堿和三價(jià)鐵鹽的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟(2)制得的含有有機(jī)堿和三價(jià)鐵鹽的氧化石墨烯混合溶液轉(zhuǎn)入到水熱反應(yīng)釜中，在15(T200°C下反應(yīng)8 24小時(shí)，然后冷卻到室溫，經(jīng)離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時(shí)，即制得胺基化磁性石墨烯。所述三價(jià)鐵鹽為氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、高氯酸鐵和檸檬酸鐵中的一種。所述有機(jī)堿為甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸N，N 二乙基氨基乙酯、N- (3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、三乙胺和乙二胺中的一種，且所述有機(jī)堿均為分析純。本發(fā)明的方法具有反應(yīng)溫和、操作簡(jiǎn)單、便于分離、合成安全性高以及環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)；所制備的胺基化磁性石墨烯具有很好的超順磁性能，磁性氧化鐵納米粒子分散均勻，且表面含有有機(jī)胺分子，在吸附、生物分離和磁性催化等方面有很好的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的胺基化磁性石墨烯在磁場(chǎng)條件下表現(xiàn)磁性能的照片。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的胺基化磁性石墨烯在室溫下的磁滯回線。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的胺基化磁性石墨烯的透射電子顯微鏡圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備的胺基化磁性石墨烯的紅外光譜圖。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例中所使用的有機(jī)堿均為分析純。實(shí)施例1:
(I)將3毫摩爾氯化鐵加入到40毫升濃度為4毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌I小時(shí)，制得含有氯化鐵的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟(I)制得的含有氯化鐵的氧化石墨烯溶液中加入9毫摩爾甲基丙烯酸二甲氨乙酯，攪拌30分鐘，制得含有甲基丙烯酸二甲氨乙酯和氯化鐵的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟⑵制得的含有甲基丙烯酸二甲氨乙酯和氯化鐵的氧化石墨烯混合溶液轉(zhuǎn)入到100毫升的水熱反 應(yīng)爸中,在150°C下反應(yīng)8小時(shí),然后冷卻到室溫,經(jīng)離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時(shí)，即制得胺基化磁性石墨烯。實(shí)施例2:
(I)將4毫摩爾硫酸鐵加入到40毫升濃度為0.5毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌1.5小時(shí)，制得含有硫酸鐵的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟(I)制得的含有硫酸鐵的氧化石墨烯溶液中加入12毫摩爾甲基丙烯酸_■乙基氣基乙酷，攬祥45分鐘，制得含有甲基丙稀酸_■乙基氣基乙酷和硫酸鐵的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟(2)制得的含有甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯和硫酸鐵的氧化石墨烯混合溶液轉(zhuǎn)入到100毫升的水熱反應(yīng)釜中，在200°C下反應(yīng)12小時(shí)，然后冷卻到室溫，經(jīng)離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時(shí)，即制得胺基化磁性石墨烯。實(shí)施例3:
(I)將6毫摩爾硝酸鐵加入到40毫升濃度為6毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌2小時(shí)，制得含有硝酸鐵的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟(I)制得的含有硝酸鐵的氧化石墨烯溶液中加入25毫摩爾丙烯酸二甲基氨基乙酯，攪拌120分鐘，制得含有丙烯酸二甲基氨基乙酯和硝酸鐵的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟(2)制得的含有丙烯酸二甲基氨基乙酯和硝酸鐵的氧化石墨烯混合溶液轉(zhuǎn)入到100毫升的水熱反應(yīng)釜中，在160°C下反應(yīng)16小時(shí)，然后冷卻到室溫，經(jīng)離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時(shí)，即制得胺基化磁性石墨烯。
實(shí)施例4:
(I)將3毫摩爾高氯酸鐵加入到40毫升濃度為3毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌I小時(shí)，制得含有高氯酸鐵的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟(I)制得的含有高氯酸鐵的氧化石墨烯溶液中加入15毫摩爾丙烯酸N，N二乙基氨基乙酯，攪拌60分鐘，制得含有丙烯酸N，N二乙基氨基乙酯和高氯酸鐵的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟(2)制得的含有丙烯酸N，N 二乙基氨基乙酯和高氯酸鐵的氧化石墨烯混合溶液轉(zhuǎn)入到100毫升的水熱反應(yīng)釜中，在180°C下反應(yīng)20小時(shí)，然后冷卻到室溫，經(jīng)離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時(shí)，即制得胺基化磁性石墨烯。實(shí)施例5:
(I)將5毫摩爾檸檬酸鐵加入到40毫升濃度為5毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌1.5小時(shí)，制得含有檸檬酸鐵的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟(I)制 得的含有檸檬酸鐵的氧化石墨烯溶液中加入20毫摩爾N_(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺，攪拌100分鐘，制得含有N- (3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和檸檬酸鐵的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟(2)制得的含有N- (3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和檸檬酸鐵的氧化石墨烯混合溶液轉(zhuǎn)入到100毫升的水熱反應(yīng)釜中，在170°C下反應(yīng)24小時(shí)，然后冷卻到室溫，經(jīng)離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時(shí)，即制得胺基化磁性石墨烯。實(shí)施例6:
(I)將4毫摩爾氯化鐵加入到40毫升濃度為4毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌2小時(shí)，制得含有氯化鐵的氧化石墨烯溶液。(2)向步驟(I)制得的含有氯化鐵的氧化石墨烯溶液中加入16毫摩爾三乙胺，攪拌45分鐘，制得含有三乙胺和氯化鐵的氧化石墨烯混合溶液。(3)將步驟⑵制得的含有三乙胺和氯化鐵的氧化石墨烯混合溶液轉(zhuǎn)入到100毫升的水熱反應(yīng)釜中，在150°C下反應(yīng)8小時(shí)，然后冷卻到室溫，經(jīng)離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時(shí)，即制得胺基化磁性石墨烯。
權(quán)利要求
1.一種胺基化磁性石墨烯的制備方法，其特征在于具體步驟為: (1)將3飛毫摩爾三價(jià)鐵鹽加入到40毫升濃度為0.5飛毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌廣2小時(shí)使三價(jià)鐵鹽充分溶解，制得含有三價(jià)鐵鹽的氧化石墨烯溶液； (2)向步驟(I)制得的含有三價(jià)鐵鹽的氧化石墨烯溶液中加入擴(kuò)25毫摩爾有機(jī)堿，攪拌3(Tl20分鐘，制得含有有機(jī)堿和三價(jià)鐵鹽的氧化石墨烯混合溶液； (3)將步驟(2)制得的含有有機(jī)堿和三價(jià)鐵鹽的氧化石墨烯混合溶液轉(zhuǎn)入到水熱反應(yīng)釜中，在15(T200°C下反應(yīng)8 24小時(shí)，然后冷卻到室溫，經(jīng)離心分離水洗后在60°C下真空干燥24小時(shí)，即制得胺基化磁性石墨烯； 所述三價(jià)鐵鹽為氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、高氯酸鐵和檸檬酸鐵中的一種； 所述有機(jī)堿為甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸N，N 二乙基氨基乙酯、N- (3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、三乙胺和乙二胺中的一種，且所述有機(jī)堿均為分析純。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種胺基化磁性石墨烯的制備方法。將3~6毫摩爾三價(jià)鐵鹽加入到40毫升濃度為0.5~6毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，攪拌1~2小時(shí)使三價(jià)鐵鹽充分溶解；再加入9~25毫摩爾有機(jī)堿，攪拌30~120分鐘，制得含有有機(jī)堿和三價(jià)鐵鹽的氧化石墨烯混合溶液；最后將制得的混合溶液轉(zhuǎn)入到水熱反應(yīng)釜中，在150~200℃下反應(yīng)8~24小時(shí)，然后冷卻到室溫，經(jīng)離心分離水洗后在60℃下真空干燥24小時(shí)，即制得胺基化磁性石墨烯。本發(fā)明的方法具有反應(yīng)溫和、操作簡(jiǎn)單、便于分離、合成安全性高以及環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)；所制備的胺基化磁性石墨烯具有很好的超順磁性能，在吸附、生物分離和磁性催化等方面有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01B31/04GK103183343SQ201310133599
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者周立, 何本釗, 黃佳昌 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)