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  文件名称:  一种可分散性石墨烯的制备
  公司名称:  北京星越天成科技有限公司
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      先通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)与氧化石墨反应得到改性氧化石墨, 再经水合肼还原制备了改性石墨烯.未烘干的改性石墨烯经超声处理后, 可稳定分散于体积比为9∶1的N,N-二甲基甲酰胺/水或丙酮/水的混合溶液中, 而且在N,N-二甲基甲酰胺/水体系中超声得到的改性石墨烯分散液可在乙醇、丙酮中

稳定存在.采用红外光谱、X 光电子能谱及X 射线衍射分析等手段研究了KH-550 改性氧化石墨及石墨烯的结构.结果表明, KH-550 上的氨基与氧化石墨的羧基反应生成了酰胺键, 与环氧基发生了加成反应, 干燥的改性石墨烯层间通过Si—O—Si 键连接在一起.

      石墨烯具有二维晶体结构特殊、质量轻且比表面积大等优点[1] , 不仅拥有优异的电学性能[2] 、导热性能[3] 和机械强度[4] , 而且还具有一些独特的性能, 如量子霍尔效应和量子隧穿效应[5] 等.石墨烯的重要用途之一是可以用来制备高性能的纳米复合材料[6 ~12] , 但石墨烯既不亲水也不亲油, 加之化学反应惰性都阻碍了它的应用.因而制备可稳定分散于某种溶液中的石墨烯将大大促进其应用与发展.Si 等[13] 通过引入苯磺酸基团得到了水溶性的改性石墨烯, 这种石墨烯可稳定分散于pH 为3 ~10的水中.Park 等[14] 在体积比为9∶1的N,N-二甲基甲酰胺/水混合溶液中用水合肼还原氧化石墨, 得到可稳定分散于上述混合溶液中的未改性的石墨烯, 这种分散液还可分散于乙醇、丙酮等有机溶剂中.由γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)处理过的二氧化硅和碳酸钙纳米材料与硅橡胶有良好的相容性和补强性能, 而KH-550 分子上的氨烃基又可与环氧基发生加成反应, 与羧酸及其衍生物反应得到酰胺.基于此, 本文根据氧化石墨的分子结构特点, 以KH-550 作为改性剂, 获得了可稳定分散于多种溶液中的硅烷改性石墨烯.并采用傅里叶变换红外光谱、X 射线衍射分析和X 光电子能谱等手段对可分散的改性石墨烯的结构进行了分析.

      本文制备的KH-550 改性的石墨烯可稳定分散于体积比为9∶1的N,N-二甲基甲酰胺/水和丙酮/水的混合溶液中, 而且在N,N-二甲基甲酰胺/水中超声得到的改性石墨烯分散液可在乙醇和丙酮中稳定存在.在改性过程中, KH-550 中的氨基与氧化石墨上的羧基反应生成了酰胺键, 与环氧基发生了加成反应.烷氧基的水解缩合使得干燥后的改性氧化石墨和石墨烯层间通过Si—O—Si 键连接在一起.

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