本發(fā)明涉及一種具有烯酮結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯及其制備方法。

背景技術(shù)：

一般情況下，氧化石墨烯具有羥基、環(huán)氧基、羰基和羧基等結(jié)構(gòu)基團(tuán)，其結(jié)構(gòu)如下式所示(徐宇曦，石高全.石墨烯材料的制備與功能化.2013中國(guó)塑協(xié)專家委員會(huì)年會(huì)暨塑料新材料、新技術(shù)、新成果交流會(huì)《論文集》)。

烯酮結(jié)構(gòu)(c＝c＝o)是一種非常特殊的結(jié)構(gòu)基團(tuán)，在有機(jī)合成中具有非常廣泛的應(yīng)用價(jià)值，目前已應(yīng)用于不對(duì)稱環(huán)加成反應(yīng)中(參見：方釗、唐瑞仁、羅佐文.烯酮中間體及其在不對(duì)稱環(huán)加成反應(yīng)中的應(yīng)用.化學(xué)進(jìn)展，2008年，10月，第20卷，第10期)。

通常，烯酮結(jié)構(gòu)是不容易得到的，早期主要通過(guò)羧酸或酮的高溫?zé)峤?、?溴代酰溴(氯)的脫鹵反應(yīng)、一氧化碳與卡賓的偶聯(lián)反應(yīng)等方法制備烯酮結(jié)構(gòu)，20世紀(jì)90年代以后，主要通過(guò)一些特殊的消除反應(yīng)和分解反應(yīng)來(lái)制備烯酮結(jié)構(gòu)，例如：羧酸或羧酸衍生物(酰氯和酸酐等)在催化劑叔胺、生物堿或金屬絡(luò)合物的作用下脫去一分子水(酸)，以及重氮酮、羥基環(huán)丙酮和?；嵫苌锏仍诠庹栈蛭⒉ㄗ饔孟碌姆纸夥磻?yīng)等方法制備烯酮結(jié)構(gòu)。

然而，上述制備烯酮結(jié)構(gòu)的方法均存在步驟繁瑣的缺陷，且需要使用有毒有害的有機(jī)物，操作安全性差，成本高，不利于產(chǎn)業(yè)上的實(shí)際應(yīng)用。

由于烯酮結(jié)構(gòu)的特殊性，本領(lǐng)域技術(shù)人員一直未能找到一種簡(jiǎn)便易行的方法來(lái)制備烯酮結(jié)構(gòu)；也未見具有烯酮結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯的相關(guān)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有烯酮結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯。

本發(fā)明提供的一種氧化石墨烯，所述的氧化石墨烯具有烯酮結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述的氧化石墨烯的紅外光譜圖中，在2172^-1和2095cm^-1處有吸收峰。

進(jìn)一步的，所述的氧化石墨烯的紅外光譜圖中，在3894^-1、3585^-1、3336^-1、3267^-1、2172^-1、2095cm^-1、1639^-1、1497^-1、1446^-1、1344^-1、1086^-1、700^-1和575cm^-1處有吸收峰。

進(jìn)一步的，所述的氧化石墨烯的紅外光譜圖如圖2所示。

進(jìn)一步的，所述的氧化石墨烯中，碳與氧的原子比為3.23。

進(jìn)一步的，所述的氧化石墨烯的xps圖如圖3所示。

進(jìn)一步的，所述的氧化石墨烯的片層厚度為0.628nm～0.857nm。

進(jìn)一步的，所述的氧化石墨烯的原子力顯微鏡測(cè)試結(jié)果如圖4或圖5所示。

本發(fā)明還提供了上述氧化石墨烯的制備方法。

本發(fā)明提供的一種氧化石墨烯的電化學(xué)制備方法，所述的電化學(xué)制備方法包括以下步驟：

a、對(duì)石墨進(jìn)行電解：陽(yáng)極為石墨電極，陰極為石墨電極或pt電極，電解液為0.5m的氯化鈉水溶液，陽(yáng)極與陰極的間距為2.5cm～3.5cm，電壓為3v～4v，電流為0.02a～0.06a，電解時(shí)間為60min～1440min，得到電解液；

b、對(duì)步驟a得到的電解液進(jìn)行分離，干燥，得到氧化石墨烯。

進(jìn)一步的，步驟a中，陽(yáng)極與陰極的間距為3cm，電壓為3.5v，電流為0.03a，電解時(shí)間為240min。

本發(fā)明不僅為制備烯酮結(jié)構(gòu)提供了一種技術(shù)構(gòu)思不同的方法，該方法采用石墨為電極、氯化鈉水溶液為電解液，無(wú)需使用有毒有害的有機(jī)物，簡(jiǎn)便易行，安全、環(huán)保，具有能耗低、工序少、操作簡(jiǎn)便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，而且還使得氧化石墨烯具有了新的、非常有用的烯酮結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步將氧化石墨烯的應(yīng)用范圍拓展到了有機(jī)合成領(lǐng)域中，非常適合產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用。

顯然，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更。

以下通過(guò)實(shí)施例形式的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)例。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明氧化石墨烯的外觀圖。

圖2為本發(fā)明氧化石墨烯的紅外光譜測(cè)試結(jié)果。

圖3為本發(fā)明氧化石墨烯的x射線光電子能譜測(cè)試結(jié)果。

圖4為本發(fā)明氧化石墨烯不同位置的原子力顯微鏡測(cè)試結(jié)果。

圖5為本發(fā)明氧化石墨烯不同位置的原子力顯微鏡測(cè)試結(jié)果。

圖6為單片層氧化石墨烯的原子力顯微鏡測(cè)試結(jié)果。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明具體實(shí)施方式中使用的原料、設(shè)備均為已知產(chǎn)品，通過(guò)購(gòu)買市售產(chǎn)品獲得。

實(shí)施例1

以直徑2mm石墨棒為陽(yáng)極電極和陰極電極，間距3cm，沒入電解液深4cm，電解液體積為200ml，電壓為3.5v，電流為0.03a，電解液為0.5m的nacl水溶液，電解時(shí)間為240min。

然后將電解后的電解液轉(zhuǎn)移至離心管中，10000轉(zhuǎn)/min離心，棄去上清液，過(guò)濾后于真空干燥箱中40℃放置24h，稱重，得到金黃色氧化石墨烯，如圖1所示。

本發(fā)明所得氧化石墨烯的外觀為金黃色，表明本發(fā)明氧化石墨烯含氧官能團(tuán)濃度較高。

為了說(shuō)明本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明提供以下試驗(yàn)例：

試驗(yàn)例1

對(duì)本發(fā)明所得的氧化石墨烯進(jìn)行紅外光譜測(cè)試，結(jié)果表明在3894^-1、3585^-1、3336^-1、3267^-1、2172^-1、2095cm^-1、1639^-1、1497^-1、1446^-1、1344^-1、1086^-1、700^-1和575cm^-1處有吸收峰，如圖2所示。

紅外光譜中2172^-1和2095cm^-1處的吸收峰，表明本發(fā)明氧化石墨烯具有烯酮結(jié)構(gòu)(c＝c＝o)與其共振產(chǎn)生的炔醇結(jié)構(gòu)(c≡c-oh)。

本發(fā)明不僅為制備烯酮結(jié)構(gòu)提供了一種技術(shù)構(gòu)思不同的方法，該方法采用石墨為電極、氯化鈉水溶液為電解液，無(wú)需使用有毒有害的有機(jī)物，簡(jiǎn)便易行，安全、環(huán)保，具有能耗低、工序少、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，而且還使得氧化石墨烯具有了新的、非常有用的烯酮結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步將氧化石墨烯的應(yīng)用范 圍拓展到了有機(jī)合成領(lǐng)域中，非常適合產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用。

試驗(yàn)例2

對(duì)本發(fā)明所得的氧化石墨烯進(jìn)行x射線光電子能譜測(cè)試(xps)，結(jié)果如圖3所示。

根據(jù)c1s譜圖，計(jì)算得到本發(fā)明所得的氧化石墨烯中碳與氧的原子比為3.23，本發(fā)明氧化石墨烯含有更多的含氧官能團(tuán)。

試驗(yàn)例3

對(duì)本發(fā)明所得的氧化石墨烯進(jìn)行原子力顯微鏡(afm)測(cè)試，硅片上不同位置的測(cè)試結(jié)果如圖4和圖5所示，以單片層氧化石墨烯(其afm測(cè)試結(jié)果如圖6所示)作為對(duì)比。

本發(fā)明氧化石墨烯不同位置的片層厚度分別為0.857nm(圖4)、0.628nm(圖5)，單片層氧化石墨烯的片層厚度為0.419nm(圖6)，表明本發(fā)明所得的氧化石墨烯具有雙層結(jié)構(gòu)(片層和片層的疊合物)。

綜上所述，本發(fā)明不僅為制備烯酮結(jié)構(gòu)提供了一種技術(shù)構(gòu)思不同的方法，該方法采用石墨為電極、氯化鈉水溶液為電解液，無(wú)需使用有毒有害的有機(jī)物，簡(jiǎn)便易行，安全、環(huán)保，具有能耗低、工序少、操作簡(jiǎn)便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，而且還使得氧化石墨烯具有了新的、非常有用的烯酮結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步將氧化石墨烯的應(yīng)用范圍拓展到了有機(jī)合成領(lǐng)域中，非常適合產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用。