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氧化石墨烯羧基功能化改性的方法與流程

704   編輯:中冶有色網(wǎng)   來源:西安近代化學(xué)研究所  
2023-10-24 14:31:26
1.本發(fā)明屬于氧化石墨烯技術(shù)領(lǐng)域,涉及氧化石墨烯改性,具體涉及一種氧化石墨烯羧基功能化改性的方法。 背景技術(shù): 2.氧化石墨烯(go)是石墨烯的一種含氧衍生物,其被普遍接受的結(jié)構(gòu)模型是在氧化石墨烯基面上分布著羥基和環(huán)氧基,而在邊緣分布著羧基和羰基。石墨烯氧化機理為:在氧化過程中,石墨烯表面和邊緣首先生成大量羥基,同時與羥基相連的c=c雙鍵轉(zhuǎn)化為c-c單鍵;隨著氧化的繼續(xù)進行,石墨烯表面上的部分羥基脫水成為環(huán)氧基,而在石墨烯邊緣處或基面缺陷處的羥基則被氧化為相鄰的酮基,進而轉(zhuǎn)化為羧基。雖然在氧化過程中,石墨烯原有的高度共軛結(jié)構(gòu)被破壞,但氧化石墨烯仍保持著優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、以及其它獨特的理化性能。含氧官能團減弱了石墨烯片層間的強分子間作用力,改善了石墨烯易團聚的問題,使其可以在水、醇等極性溶劑中保持較好的分散性和穩(wěn)定性。另外,含氧官能團為氧化石墨烯基面和邊緣提供了豐富的修飾位點,易于進一步合成各類石墨烯基復(fù)合材料。含氧官能團本身的種類和數(shù)量,也可被用來調(diào)控氧化石墨烯的導(dǎo)電性和帶隙等性能,因此,對官能團的可控修飾,是氧化石墨烯改性的重要手段。 3.氧化石墨烯的羧基可進一步發(fā)生酰胺化、酯化、中和等反應(yīng),成為改性研究中的一個重要官能團。但是,因受到邊緣位點的限制,氧化石墨烯中的羧基官能團數(shù)量有限,這影響了后續(xù)基于羧基的功能化應(yīng)用。近些年有較多的研究成果都涉及到羧基化改性。有文獻報道在原料石墨的氧化步驟中調(diào)節(jié)氧化劑高錳酸鉀含量來調(diào)節(jié)氧化程度,得到不同羧基含量的氧化石墨烯(紅外光譜法氧化石墨烯羧基官能團含量的測定,中國測試,2016,42,38);也有文獻以naoh和氯乙酸處理氧化石墨烯,將基面的羥基轉(zhuǎn)化為烷氧羧基,以提高羧基含量(nano-graphene oxide for cellular imaging and drug delivery,nano res,2008,1,203);或者通過丁二酸酰基過氧化物對氧化石墨烯基面的c=c鍵進行自由基加成,將羧基經(jīng)乙基接枝到氧化石墨烯基面(氧化石墨烯的表面羧基化與表征,包裝學(xué)報,2018,2,30);申請公布號為cn104445163a的專利公布了“一種羧基化石墨烯的制備方法”,采用水合肼、氨基苯基酸、亞硝酸異戊酯醇溶液、強堿、強酸依次處理氧化石墨烯,獲得羧基化石墨烯;授權(quán)公告號cn102433032b的專利公布了“可
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