本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合材料的制備方法，具體設(shè)計一種氧化石墨烯/甜菜堿納米復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

石墨烯（Graphene）是由碳原子緊密堆積形成的平面薄膜，是目前已知的最輕、最薄材料的一種。石墨烯導(dǎo)熱率高、導(dǎo)電性強、機械強度大，近年來廣泛應(yīng)用于電極材料、儲能材料和納米復(fù)合材料中。但石墨烯片層間有極強的范德華力，親水親油性差。而氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）是一種功能化的石墨烯，同樣具有平面二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學性能和機械性能。此外，氧化石墨烯表面含有大量的-OH、C=O、-O-等含氧基團，邊緣含有-COOH 和-COH 基團，有利于制備石墨烯基復(fù)合材料。

甜菜堿是具有季銨內(nèi)鹽結(jié)構(gòu)的一類天然化合物。把結(jié)構(gòu)類似于這種天然產(chǎn)物的具有長鏈烷基親油基和親水基的化合物稱為甜菜堿型表面活性劑。十二烷基甜菜堿是甜菜堿型表面活性劑的一種，屬于兩性表面活性劑。十二烷基甜菜堿具有良好的殺菌性、抗炎性，性質(zhì)溫和，刺激性小，因此在食品、醫(yī)藥、紡織、日用化工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

氧化石墨烯的親水性強，有利于分散在純水和稀堿溶液中。如何提高氧化石墨烯的親油性能，使其具有良好的雙親性是目前需要解決的問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種氧化石墨烯/甜菜堿納米復(fù)合材料的制備方法，利用十二烷基甜菜堿將氧化石墨烯改性，提高氧化石墨烯的親油性和親水性，形成一種具有表面活性高、穩(wěn)定性高、生物相容性強的新型氧化石墨烯/甜菜堿復(fù)合材料。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種氧化石墨烯/甜菜堿納米復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

一、利用硅烷偶聯(lián)劑對氧化石墨烯進行表面改性，具體步驟如下：

a、將氧化石墨烯固體分散在去離子水中，其濃度控制在1～5mg/mL范圍內(nèi)，超聲30～60分鐘，形成均勻的氧化石墨烯懸浮液。

b、將硅烷偶聯(lián)劑與水混合，攪拌30～60分鐘后與無水乙醇混合均勻，然后緩慢滴加至氧化石墨烯懸浮液中，控制氧化石墨烯與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1：17～20；

c、采用回流法，將混合液于75～95℃下反應(yīng)6～10小時，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，靜置20～30小時，用去離子水和無水乙醇分別洗滌后，于60～100℃下烘干成固體，得到硅烷偶聯(lián)劑修飾的氧化石墨烯；

二、將硅烷偶聯(lián)劑修飾的氧化石墨烯加入有機溶劑中，其濃度控制在1～5mg/mL范圍內(nèi)，超聲處理使其分散均勻，形成硅烷偶聯(lián)劑修飾的氧化石墨烯分散液；

三、將十二烷基甜菜堿接枝到硅烷偶聯(lián)劑修飾的氧化石墨烯上，得到氧化石墨烯/甜菜堿復(fù)合材料，具體步驟如下：

a、將甜菜堿加入到經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑修飾的氧化石墨烯分散液，控制甜菜堿與硅烷偶聯(lián)劑修飾的氧化石墨烯的質(zhì)量比為1：5～10；

b、將混合液采用回流攪拌的方法于75～95℃下反應(yīng)6～8h，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，靜置20～30小時，用去離子水洗滌后，于60～100℃下烘干成固體，得到氧化石墨烯/甜菜堿復(fù)合材料。

本發(fā)明中，所述硅烷偶聯(lián)劑為KH550、KH560或KH570。

本發(fā)明中，所述有機溶劑為無水乙醇或無水DMF。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1、反應(yīng)條件溫和易實現(xiàn)，反應(yīng)過程無污染，反應(yīng)產(chǎn)物穩(wěn)定性高，生物相容性好。

2、經(jīng)修飾后得到的氧化石墨烯/甜菜堿的復(fù)合材料不但大量保留了氧化石墨烯的片層結(jié)構(gòu)，而且提高了表面活性。

3、本發(fā)明所制備的復(fù)合材料性能高、綠色無污染。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。

具體實施方式一：本實施方式提供了一種氧化石墨烯/甜菜堿復(fù)合材料的制備方法，具體實施步驟如下：

一、利用硅烷偶聯(lián)劑（KH550）對氧化石墨烯進行表面改性：將0.1g氧化石墨烯分散于100mL去離子水中，超聲60min，形成均勻的氧化石墨烯懸浮液；將1.7g KH550加入105ml無水乙醇中，攪拌30min，緩慢滴加至氧化石墨烯懸浮液中；將混合液于80℃下回流攪拌反應(yīng)8h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，靜置24小時，用無水乙醇洗滌3次，再用去離子水洗滌3次后，于80℃下烘干24h成固體，得到硅烷偶聯(lián)劑（KH550）修飾的氧化石墨烯。

二、制備硅烷偶聯(lián)劑（KH550）/氧化石墨烯分散液：將0.1g硅烷偶聯(lián)劑（KH550）修飾的氧化石墨烯固體分散于100mL去離子水中，超聲60min，形成均勻穩(wěn)定的硅烷偶聯(lián)劑（KH550）/氧化石墨烯懸浮液。

三、硅烷偶聯(lián)劑（KH550）修飾的氧化石墨烯/甜菜堿的制備：將0.5g十二烷基甜菜堿加入硅烷偶聯(lián)劑（KH550）修飾的氧化石墨烯分散液；將混合液于80℃回流攪拌反應(yīng)6h，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，靜置24小時，用去離子水洗滌3次后，于80℃下烘干24h成固體，得到氧化石墨烯/甜菜堿復(fù)合材料。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是，所述氧化石墨烯是通過hummers法制備的，具體制備步驟如下：

在500ml的三口燒瓶中加入2g石墨和1g的硝酸鈉，再加入46mL、98 %的濃硫酸，將三口燒瓶至于冰水浴中，控制溫度 4℃以下，攪拌30min使充分混合，然后小分量逐次緩慢加入6g高錳酸鉀以保證混合均勻，在4℃以下冰水浴中攪拌反應(yīng)2h。移去冰水浴，轉(zhuǎn)移至 35 ℃恒溫水浴鍋中攪拌2h，加入92mL的去離子水，然后升溫至98℃，繼續(xù)攪拌進行高溫反應(yīng)15min。加入1.2L去離子水終止反應(yīng)，同時加入25mL、30%的過氧化氫溶液中和反應(yīng)中多余的高錳酸鉀，攪拌30min后趁熱過濾。然后用5%的稀鹽酸反復(fù)洗滌，至少5次以上，再用去離子水充分洗滌至濾液呈中性。將沉淀物置于冷凍干燥機中充分干燥，即制得氧化石墨。將氧化石墨與去離子水混合，配制成濃度為1mg/mL的氧化石墨懸浮液，超聲2h，使氧化石墨分散在去離子水中，得到氧化石墨烯。將氧化石墨烯懸浮液進行冷凍干燥，得到松散的氧化石墨烯固體。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一、二不同的是，所述氧化石墨烯/甜菜堿復(fù)合材料的制備步驟如下：

一、利用硅烷偶聯(lián)劑（KH550）對氧化石墨烯進行表面改性：將0.5g氧化石墨烯分散于100mL去離子水中，超聲30min，形成均勻的氧化石墨烯懸浮液；將9.0g KH550加入105ml無水乙醇中，攪拌60min，緩慢滴加至氧化石墨烯懸浮液中；將混合液于80℃下回流攪拌反應(yīng)8h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，靜置24小時，用無水乙醇洗滌3次，再用去離子水洗滌3次后，于80℃下烘干24h成固體，得到硅烷偶聯(lián)劑（KH550）修飾的氧化石墨烯。

二、制備硅烷偶聯(lián)劑（KH550）/氧化石墨烯分散液：將0.5g硅烷偶聯(lián)劑（KH550）修飾的氧化石墨烯固體分散于100mL去離子水中，超聲60min，形成均勻穩(wěn)定的硅烷偶聯(lián)劑（KH550）/氧化石墨烯懸浮液。

三、硅烷偶聯(lián)劑（KH550）修飾的氧化石墨烯/甜菜堿的制備：將5.0g十二烷基甜菜堿加入硅烷偶聯(lián)劑（KH550）修飾的氧化石墨烯分散液；將混合液于80℃回流攪拌反應(yīng)6h，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，靜置24小時，用去離子水洗滌3次后，于80℃下烘干24h成固體，得到氧化石墨烯/甜菜堿復(fù)合材料。