專利名稱：三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石墨烯基三聚氰胺功能化納米雜化材料及其制備方法，特別是一種三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料及其制備方法，屬于材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石墨烯(Graphene)源于其優(yōu)異的物化性能，已引起了全世界范圍內(nèi)的研究熱潮，現(xiàn)已成為世界科技創(chuàng)新的前沿領(lǐng)域之一。它的發(fā)現(xiàn)者Geim等已獲得諾貝爾物理學(xué)獎。然而，表面呈化學(xué)惰性的石墨烯層間具有范德華力作用，使其極易團(tuán)聚，嚴(yán)重阻礙了它在任何溶劑中的分散，限制了在聚合物納米復(fù)合材料中的應(yīng)用。石墨烯的制備方法主要包括SiC法，機(jī)械剝離法，有機(jī)合成法等。但在這些方法中，考慮到產(chǎn)率和成本，氧化石墨烯作為前驅(qū)體的功能化制備技術(shù)仍是不可或缺的重要方
法之一。氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)是由石墨深度氧化得來的一種層狀材料，它的表面及邊緣修飾了許多含氧功能基團(tuán)(根據(jù)Lerf-Klinowski模型)。因此，它可以進(jìn)一步通過共價(jià)及非共價(jià)合成技術(shù)宏量制備功能化石墨烯。越來越多的研究人員已經(jīng)把GO作為一種重要的前驅(qū)體 ，開發(fā)了許多制備有機(jī)-無機(jī)雜化材料的方法。為了克服GO表面含氧基團(tuán)所帶來的熱穩(wěn)定性低，受熱極易降解，失重溫度區(qū)間窄，只能分散于強(qiáng)極性溶劑的缺陷。各國研究者已經(jīng)構(gòu)建了不同種類的功能化石墨烯納米材料，主要包括異氰酸酯法、酯化、酰胺化、硅烷化法、親核取代及相轉(zhuǎn)移技術(shù)等。實(shí)現(xiàn)功能化石墨烯兼具高分散性及高熱穩(wěn)定性等一系列科學(xué)問題，亦成為目前最重要和最具挑戰(zhàn)的工作之一ο (1.Niyogi S，Bekyarova E, Itkis M E, et al.Solution Properties ofGraphite and Graphene.J.Am.Chem.Soc., 2006, 128(24): 7720 7721.2.Tang XZ, Li W J, Yu Z Z, et al.Carbon, 2011，49(4): 1258-1265.)
但在上述方法中，材料制備所采用的方法與本發(fā)明采用的方法不同。一般地，文獻(xiàn)中報(bào)道的基于GO的表面含氧基團(tuán)的反應(yīng)多為共價(jià)功能化或者非共價(jià)功能化。其中，共價(jià)功能化方法多采用劇毒性物質(zhì)，例如二氯亞砜，甲苯二異氰酸酯(TDI)等，容易遇水分解。這些反應(yīng)所需的反應(yīng)溫度一般也都比較高，合成步驟操作繁瑣，污染高，難于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。而非共價(jià)功能化研究相對較少，且合成過程中多采用聚合物大分子進(jìn)行GO的包覆，合成過程中，較少伴隨共價(jià)修飾，調(diào)控性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的反應(yīng)溫度高、操作繁瑣、偶聯(lián)試劑毒性較大等不足，提供一種三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料。本發(fā)明的另一目的是提供一種三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料的制備方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料，其結(jié)構(gòu)通式為:
權(quán)利要求
1.一種三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料，其特征在于所述雜化材料具有以下特征結(jié)構(gòu):
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料，其特征在于所述雜化材料通過以下步驟制備: 步驟1、以天然鱗片石墨粉制備氧化石墨固體； 步驟2、超聲下，制備氧化石墨烯DMF懸浮液，氧化石墨和DMF溶劑的比為7.5^15 mg/mL ； 步驟3、配制三聚氰胺的DMSO溶液；三聚氰胺與DMSO的比例為(50:1) (5:1) mg/mL ； 步驟4、將步驟2的懸浮液與步驟3配制的三聚氰胺溶液混合，氧化石墨烯與三聚氰胺的質(zhì)量比例為(10:1) (1: 10),加熱攪拌反應(yīng)； 步驟5、減壓過濾、洗滌、干燥后即得到功能化石墨烯納米雜化材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料，其特征在于步驟I中所述的氧化石墨固體采用改進(jìn)后的Hmnmers方法制備。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料，其特征在于步驟2中所述的超聲時(shí)間為3 10h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料，其特征在于步驟4中所述的反應(yīng)溫度為10(Γ160 V ;所述的反應(yīng)時(shí)間為廣3天。
6.一種三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料及其制備方法，其特征在于所述方法包括以下步驟: 步驟1、以天然鱗片石墨粉制備氧化石墨固體； 步驟2、超聲下，制備氧化石墨烯DMF懸浮液，氧化石墨和DMF溶劑的比為7.5^15 mg/mL ； 步驟3、配制三聚氰胺的DMSO溶液；三聚氰胺與DMSO的比例為(50:1) (5:1) mg/mL ； 步驟4、將步驟2的懸浮液與步驟3配制的三聚氰胺溶液混合，氧化石墨烯與三聚氰胺的質(zhì)量比例為(10:1) (1: 10),加熱攪拌反應(yīng)； 步驟5、減壓過濾、洗滌、干燥后即得到功能化石墨烯納米雜化材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料的制備方法，其特征在于步驟I中所述的氧化石墨固體采用改進(jìn)后的Hmnmers方法制備。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料的制備方法，其特征在于步驟2中所述的超聲時(shí)間為3 10h。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料的制備方法，其特征在于 步驟4中所述的反應(yīng)溫度為10(Γ160 V ;所述的反應(yīng)時(shí)間為廣3天。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三聚氰胺化學(xué)修飾氧化石墨烯的納米雜化材料及其制備方法。制備過程主要包括氧化石墨的制備及功能化石墨烯納米雜化材料的制備二個(gè)步驟。本發(fā)明完美地結(jié)合了有機(jī)共價(jià)及非共價(jià)技術(shù)，合成的雜化納米材料熱穩(wěn)定性能相對于未修飾的氧化石墨烯有很大提高，且可以通過反應(yīng)溫度的改變調(diào)節(jié)氧化石墨烯上修飾的三聚氰胺的負(fù)載量，實(shí)現(xiàn)該功能化雜化材料在溶劑中的分散性能的有效調(diào)控。再加上合成步驟簡單、高效，后處理簡潔，易于大量制備；且由于阻燃劑三聚氰胺的引入使該納米納米材料尤其適用于作為納米填料制備高耐熱型阻燃聚合物納米復(fù)合材料。因此，該納米材料具有較好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號C01B31/04GK103241735SQ201310186548
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月17日
發(fā)明者張樹鵬, 宋海歐, 姚冬婷, 韓建美, 余榮兵, 羅玉婷 申請人:南京理工大學(xué)