本發(fā)明屬于新能源材料領(lǐng)域，尤其涉及一種偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

太陽能的利用一直以來是各界關(guān)注的重點，太陽能低碳、環(huán)保、無污染，開發(fā)利用太陽能是解決目前能源問題的行之有效的手段。nathan在上世紀70年代提，出利用化合物在太陽光下順反異構(gòu)以不穩(wěn)定的高能態(tài)鍵能儲存太陽能的方法。采用不同波長的光束λ1(～360nm)和λ2(440～470nm)對偶氮苯基團進行照射，即可使其在順、反兩種異構(gòu)體間進行可逆轉(zhuǎn)變，并伴隨著偶極矩的變化，兩種構(gòu)型在能量上大約相差50kj/mol。石墨烯自發(fā)現(xiàn)起就因其優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)和光電性能受到極大的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯的熱導(dǎo)率可達5000w/m·k，是金剛石的3倍。

然而，石墨烯表面結(jié)構(gòu)非常完整，其他分子很難接枝上去；偶氮苯本身可以儲存的能量δh小，且從順式回復(fù)到反式的半衰期較短，這些使偶氮苯在太陽光儲能上遇到障礙。因此，偶氮苯通過與碳納米材料結(jié)合時，會增加偶氮苯的能量儲存能力并且提高了材料的熱穩(wěn)定性?，F(xiàn)有技術(shù)中，石墨烯-偶氮苯復(fù)合材料具有溶解性能差、制備復(fù)雜以及熱穩(wěn)定性低的技術(shù)缺陷。

因此，研發(fā)出一種偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，石墨烯-偶氮苯復(fù)合材料溶解性能差、制備復(fù)雜以及熱穩(wěn)定性低的技術(shù)缺陷，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，石墨烯-偶氮苯復(fù)合材料溶解性能差、制備復(fù)雜以及熱穩(wěn)定性低的技術(shù)缺陷。本發(fā)明提供的一種偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料，還具有儲能高的優(yōu)點。

本發(fā)明提供了一種偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料，所述偶氮苯—氧化石墨烯復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)為：

本發(fā)明還提供了一種上述偶氮苯—氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法為：

步驟一、預(yù)處理：氧化石墨烯發(fā)生酰氯化反應(yīng)，得第一產(chǎn)物；

步驟二、重氮偶合：對氨基苯甲酸發(fā)生重氮反應(yīng)后，與對羥基苯胺偶合，純化得第二產(chǎn)物；

步驟三、接枝：所述第一產(chǎn)物溶于dmf制備分散液，所述分散液與所述第二產(chǎn)物混合后，發(fā)生接枝反應(yīng)，抽濾、純化后干燥，得產(chǎn)品。

優(yōu)選地，步驟一所述的酰氯化反應(yīng)的催化劑為dmf，步驟一所述的酰氯化反應(yīng)的?；噭槎葋嗧?，步驟一所述的酰氯化反應(yīng)的溶劑為甲苯。

優(yōu)選地，步驟一所述酰氯化反應(yīng)的反應(yīng)時間為18～30h，步驟一所述酰氯化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為50～70℃。

優(yōu)選地，所述氧化石墨烯和?；噭┑耐读媳葹?.05g：(1～5)ml。

優(yōu)選地，步驟二所述純化的方法為：過濾和重結(jié)晶。

優(yōu)選地，步驟三所述接枝反應(yīng)中，以質(zhì)量比計，所述第一產(chǎn)物和第二產(chǎn)物的投料比為1：(1～3)。

優(yōu)選地，步驟三所述接枝反應(yīng)的時間為24～48h，步驟三所述接枝反應(yīng)的溫度為100～120℃，步驟三所述接枝反應(yīng)在加熱回流的條件下進行。

優(yōu)選地，步驟三所述的分散液中還包括有：縛酸劑，所述縛酸劑為三乙胺；

步驟三所述純化的方法為二氯甲烷和無水乙醇清洗，步驟三所述干燥的方法為真空干燥。

本發(fā)明還提供了一種上述偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料或以上任意一項所述的制備方法得到的產(chǎn)品在太陽光儲能材料領(lǐng)域的應(yīng)用。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料，本發(fā)明還提供了一種上述偶氮苯—氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法為：步驟一、預(yù)處理：氧化石墨烯發(fā)生酰氯化反應(yīng)，得第一產(chǎn)物；步驟二、重氮偶合：對氨基苯甲酸發(fā)生重氮反應(yīng)后，與對羥基苯胺偶合，純化得第二產(chǎn)物；步驟三、接枝：所述第一產(chǎn)物溶于dmf制備分散液，所述分散液與所述第二產(chǎn)物混合后，發(fā)生接枝反應(yīng)，抽濾、純化后干燥，得產(chǎn)品。本發(fā)明還提供了一種上述偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料或上述制備方法的產(chǎn)品在太陽光儲能材料領(lǐng)域的應(yīng)用。經(jīng)實驗測定可得，本發(fā)明提供的技術(shù)方案得到的偶氮苯—氧化石墨烯復(fù)合材料，具有溶解性好、熱穩(wěn)定性高以及儲能高的優(yōu)點，同時，制備方法簡單、便捷，制備成本低，適合于大規(guī)模的推廣與應(yīng)用。解決了現(xiàn)有技術(shù)中，石墨烯-偶氮苯復(fù)合材料溶解性能差、制備復(fù)雜以及熱穩(wěn)定性低的技術(shù)缺陷。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的一種偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法的原理示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法得到的產(chǎn)品的紅外譜圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，石墨烯-偶氮苯復(fù)合材料溶解性能差、制備復(fù)雜以及熱穩(wěn)定性低的技術(shù)缺陷。本發(fā)明提供的一種偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料，還具有儲能高的優(yōu)點。

下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為了更詳細說明本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的一種偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，進行具體地描述。

實施例1

稱取0.05g氧化石墨烯，溶于20ml甲苯中，向混合體系中加入1ml的dmf做為催化劑，緩慢滴加1mlsocl2進行酰氯化反應(yīng)。其中，酰氯化反應(yīng)的溫度為50℃，酰氯化反應(yīng)的時間為18h。酰氯化反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)體系離心，棄去上清液，甲苯清洗所得固體物質(zhì)，離心后得到純凈的第一產(chǎn)物1。所得第一產(chǎn)物1即為酰氯化的氧化石墨烯。

對氨基苯甲酸發(fā)生重氮反應(yīng)生成重氮鹽，所得重氮鹽與對羥基苯胺進行偶合，過濾并重結(jié)晶，得到第二產(chǎn)物1。所得第二產(chǎn)物1即為4-羥基-4’-羧基偶氮苯。

0.05g第一產(chǎn)物1和30mldmf混合后，超聲20min得到均一的分散液1。0.05g第二產(chǎn)物1與的分散液1混合，加入0.5ml的縛酸劑三乙胺在100℃條件下回流加熱24h發(fā)生接枝反應(yīng)。接枝反應(yīng)完成后，抽濾得到的固體物質(zhì)用無水乙醇和二氯甲烷清洗，室溫下真空干燥得產(chǎn)品1。所得產(chǎn)品1即為偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料。

實施例2

稱取0.05g氧化石墨烯，溶于20ml甲苯中，向混合體系中加入1ml的dmf做為催化劑，緩慢滴加3mlsocl2進行酰氯化反應(yīng)。其中，酰氯化反應(yīng)的溫度為60℃，酰氯化反應(yīng)的時間為24h。酰氯化反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)體系離心，棄去上清液，甲苯清洗所得固體物質(zhì)，離心后得到純凈的第一產(chǎn)物2。所得第一產(chǎn)物2即為酰氯化的氧化石墨烯。

對氨基苯甲酸發(fā)生重氮反應(yīng)生成重氮鹽，所得重氮鹽與對羥基苯胺進行偶合，過濾并重結(jié)晶，得到第二產(chǎn)物2。所得第二產(chǎn)物2即為4-羥基-4’-羧基偶氮苯。

0.05g第一產(chǎn)物2和35mldmf混合后，超聲20min得到均一的分散液2。0.10g第二產(chǎn)物2與的分散液2混合，加入1.0ml的縛酸劑三乙胺在110℃條件下回流加熱36h發(fā)生接枝反應(yīng)。接枝反應(yīng)完成后，抽濾得到的固體物質(zhì)用無水乙醇和二氯甲烷清洗，室溫下真空干燥得產(chǎn)品2。所得產(chǎn)品2即為偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料。

實施例3

稱取0.05g氧化石墨烯，溶于20ml甲苯中，向混合體系中加入1ml的dmf做為催化劑，緩慢滴加5mlsocl2進行酰氯化反應(yīng)。其中，酰氯化反應(yīng)的溫度為70℃，酰氯化反應(yīng)的時間為30h。酰氯化反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)體系離心，棄去上清液，甲苯清洗所得固體物質(zhì)，離心后得到純凈的第一產(chǎn)物3。所得第一產(chǎn)物3即為酰氯化的氧化石墨烯。

對氨基苯甲酸發(fā)生重氮反應(yīng)生成重氮鹽，所得重氮鹽與對羥基苯胺進行偶合，過濾并重結(jié)晶，得到第二產(chǎn)物3。所得第二產(chǎn)物3即為4-羥基-4’-羧基偶氮苯。

0.05g第一產(chǎn)物3和40mldmf混合后，超聲20min得到均一的分散液3。0.15g第二產(chǎn)物3與的分散液3混合，加入1.5ml的縛酸劑三乙胺在120℃條件下回流加熱48h發(fā)生接枝反應(yīng)。接枝反應(yīng)完成后，抽濾得到的固體物質(zhì)用無水乙醇和二氯甲烷清洗，室溫下真空干燥得產(chǎn)品3。所得產(chǎn)品3即為偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料。

實施例4

對產(chǎn)品1～3做結(jié)構(gòu)分析檢測，測定產(chǎn)品1～產(chǎn)品的紅外譜圖，所得紅外譜圖請參閱圖2。經(jīng)驗證，所得產(chǎn)品1～產(chǎn)品3為反應(yīng)的目標產(chǎn)物。

在電子顯微鏡下觀察產(chǎn)品1～產(chǎn)品3的結(jié)構(gòu)，從電鏡圖中可以得出：未接枝的氧化石墨烯表面相對平整，有一些絲綢狀的褶皺，接枝偶氮苯衍生物后氧化石墨烯表面起伏較大，由于偶氮苯衍生物上的羧基與氧化石墨烯的基團形成氫鍵，因此發(fā)生部分團聚，片層變厚，褶皺變多。

產(chǎn)品1～產(chǎn)品3分別溶于去離子水以及乙醇中，產(chǎn)品1～產(chǎn)品3都可以良好的分散。因此，產(chǎn)品1～產(chǎn)品3溶解性能良好。

測定產(chǎn)品1～產(chǎn)品3的熱分解溫度，產(chǎn)品1～產(chǎn)品3的熱分解溫度為200℃。因此，產(chǎn)品1～產(chǎn)品3的熱穩(wěn)定性良好好，具有儲能高的優(yōu)點。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料，本發(fā)明還提供了一種上述偶氮苯—氧化石墨烯復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法為：步驟一、預(yù)處理：氧化石墨烯發(fā)生酰氯化反應(yīng)，得第一產(chǎn)物；步驟二、重氮偶合：對氨基苯甲酸發(fā)生重氮反應(yīng)后，與對羥基苯胺偶合，純化得第二產(chǎn)物；步驟三、接枝：所述第一產(chǎn)物溶于dmf制備分散液，所述分散液與所述第二產(chǎn)物混合后，發(fā)生接枝反應(yīng)，抽濾、純化后干燥，得產(chǎn)品。本發(fā)明還提供了一種上述偶氮苯-氧化石墨烯復(fù)合材料或上述制備方法的產(chǎn)品在太陽光儲能材料領(lǐng)域的應(yīng)用。經(jīng)實驗測定可得，本發(fā)明提供的技術(shù)方案得到的偶氮苯—氧化石墨烯復(fù)合材料，具有溶解性好、熱穩(wěn)定性高以及儲能高的優(yōu)點，同時，制備方法簡單、便捷，制備成本低，適合于大規(guī)模的推廣與應(yīng)用。解決了現(xiàn)有技術(shù)中，石墨烯-偶氮苯復(fù)合材料溶解性能差、制備復(fù)雜以及熱穩(wěn)定性低的技術(shù)缺陷。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。