专利摘要

本发明公开了一种改性石墨烯的制备方法，配置浓度为0.01‑3.0mg/mL的氧化石墨烯/水分散液；在氧化石墨烯/水分散液中加入荧光素钠并搅拌；再加入碱溶液调节体系pH值为9‑10；加入化学还原剂，在60‑95摄氏度下反应10‑100小时，并冷却至室温；将体系抽滤或离心，并用乙醇和去离子水洗涤至近中性或中性，于40‑80摄氏度干燥至恒重，即得到改性石墨烯。本发明有利于提高和改善石墨烯在水和有机溶剂中的分散性，本制备方法简单，条件温和，易于操作和控制。

权利要求

1.一种改性石墨烯的制备方法，其特征在于：制备步骤如下，

S10，将氧化石墨烯分散在去离子水中，常温超声搅拌0.5-16小时，得到浓度为0.01-3.0 mg/mL的氧化石墨烯/水分散液；

S20，在上述氧化石墨烯/水分散液中加入改性剂荧光素钠，在20-60摄氏度下搅拌0.1-10小时；

S30，在S20所得体系中，加入碱溶液，搅拌0.1-10小时，调节体系pH值为9-10；所述碱溶液为浓度0.1-2.0 mol/L的氢氧化钠溶液或质量浓度25%-28%的氨水溶液；

S40，在S30所得体系中，加入化学还原剂，在60-95摄氏度下反应10-100小时，并冷却至室温；所述化学还原剂为水合肼、维生素C或葡萄糖；

S50，将S40所得体系抽滤或离心，并用乙醇和去离子水洗涤至近中性或中性，在大气或者真空环境下，于40-80摄氏度干燥至恒重，即得到改性石墨烯；

其中，氧化石墨烯：荧光素钠：化学还原剂三者质量比为1：5：10。

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯材料与制备，具体的说涉及一种改性石墨烯的制备方法，属于石墨烯材料领域。

背景技术

石墨烯是一种新型的二维纳米碳材料，具有优异的电性能、机械性能和热性能等，因此，它已成为纳米材料领域的研究热点和重点。然而，石墨烯的表面呈惰性状态，与其他介质之间的相互作用弱，且石墨烯片层之间具有较强的范德华力，导致其亲水、亲油性都差，使得它的分散性差，很容易团聚，降低了界面的高效利用，从而大大限制了它在储能、复合材料、催化和电子器件等领域的进一步研究和应用范围。

可以通过共价键和非共价键的改性方法来提高和增加石墨烯的分散。共价键的改性方法一般会破坏石墨烯表面的规整度和共轭结构，从而影响它的导电、导热等性能。而非共价键的改性方法是利用改性剂分子与石墨烯之间发生氢键、π-π相互作用和范德华力等相互作用来提高石墨烯的分散性，也可以最大程度保持石墨烯表面的规整度和共轭结构。虽然目前关于非共价键改性石墨烯的研究和报道已有不少，但其制备过程一般较复杂，不易于控制和操作，而且效果也还不理想。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种制备简单，条件温和，易于操作和控制的改性石墨烯的制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种改性石墨烯的制备方法，制备步骤如下，

S10，将氧化石墨烯分散在去离子水中，常温超声搅拌0.5-16小时，得到浓度为0.01-3.0mg/mL的氧化石墨烯/水分散液；

S20，在上述氧化石墨烯/水分散液中加入改性剂荧光素钠，在20-60摄氏度下搅拌0.1-10小时；

S30，在S20所得体系中，加入碱溶液，搅拌0.1-10小时，调节体系pH值为9-10；

S40，在S30所得体系中，加入化学还原剂，在60-95摄氏度下反应10-100小时，并冷却至室温；

S50，将S40所得体系抽滤或离心，并用乙醇和去离子水洗涤至近中性或中性，在大气或者真空环境下，于40-80摄氏度干燥至恒重，即得到改性石墨烯；

其中，氧化石墨烯：荧光素钠：化学还原剂三者质量比为1：1-30：1-50。

述化学还原剂为水合肼、维生素C或葡萄糖。

所述碱溶液为浓度0.1-2.0mol/L的氢氧化钠溶液或质量浓度25％-28％的氨水溶液。

与现有方法相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明选取的改性剂为荧光素钠，其分子含有羟基、酯基和共轭结构等，可以与氧化石墨烯中的羰基和羧基等含氧基团发生氢键和π-π等非共价键相互作用，通过被还原而得到的改性石墨烯中也含有羟基和共轭等基团和结构，有利于提高和改善石墨烯在水和有机溶剂中的分散性。

2、本发明选取的改性剂为荧光素钠，可以通过购买市售品或合成制备获得，材料易于获得，溶解性能好，化学稳定性好，成本低。

3、本发明选取的化学还原剂，可以通过购买市售品或合成制备获得，材料易于获得，价格低廉，溶解性能好，化学稳定性好。

4、该制备方法简单，条件温和，易于操作和控制。

本发明除了制备过程相对更容易，简便外，本方法得到的改性石墨烯在提高分散性方面也有提高，肉眼就可以明显看出。

附图说明

图1-本发明改性石墨烯的制备流程图。

具体实施方式

本发明改性石墨烯的制备方法，制备步骤如下，请同时参见图1，

S10，将氧化石墨烯分散在去离子水中，常温超声搅拌0.5-16小时，得到浓度为0.01-3.0mg/mL的氧化石墨烯/水分散液；

S20，在上述氧化石墨烯/水分散液中加入改性剂荧光素钠，在20-60摄氏度下搅拌0.1-10小时；

S30，在S20所得体系中，加入碱溶液，搅拌0.1-10小时，调节体系pH值为9-10；所述碱溶液为浓度0.1-2.0mol/L的氢氧化钠溶液或质量浓度25％-28％的氨水溶液。

S40，在S30所得体系中，加入化学还原剂，如水合肼、维生素C或葡萄糖等，在60-95摄氏度下反应10-100小时，并冷却至室温；

S50，将S40所得体系抽滤或离心，并用乙醇和去离子水反复交替洗涤至近中性或中性，在大气或者真空环境下，于40-80摄氏度干燥至恒重，即得到改性石墨烯；

其中，氧化石墨烯：荧光素钠：化学还原剂三者质量比为1：1-30：1-50，更优选的质量比范围是1：3-10：3-10。

本发明利用改性剂荧光素钠，来非共价键改性石墨烯，从而提高石墨烯在水和有机溶剂中的分散性。改性剂荧光素钠可以通过购买市售品或合成制备获得，化学稳定性好，溶解性能好，其分子结构式如下：

其他原料氧化石墨烯和化学还原剂(如水合肼、维生素C和葡萄糖等)，也均可通过购买市售品或合成制备得到。

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

首先将氧化石墨烯分散在去离子水中，常温超声搅拌1小时，得到浓度为0.05mg/mL的氧化石墨烯/水分散液；其次加入改性剂，即荧光素钠，在25摄氏度下搅拌2小时；然后加入浓度为1.0mol/L的氢氧化钠水溶液，搅拌0.5小时，调节pH值为9-10；再加入化学还原剂水合肼，在80摄氏度下反应48小时。最后，将上述样品抽滤，并用大量乙醇和去离子水洗涤至近中性或中性，在大气环境下，于50摄氏度干燥至恒重，即得到改性石墨烯。

按质量比，氧化石墨烯：荧光素钠：化学还原剂为1：5：10。

实施例2

首先将氧化石墨烯分散在去离子水中，常温超声搅拌3小时，得到浓度为0.1mg/mL的氧化石墨烯/水分散液；其次加入改性剂，即荧光素钠，在30摄氏度下搅拌2小时；然后加入浓度为2.0mol/L的氢氧化钠水溶液，搅拌3小时，调节pH值为9-10；再加入化学还原剂维生素C，在90摄氏度下反应32小时。最后，将上述样品抽滤，并用大量乙醇和去离子水洗涤至近中性或中性，在大气环境下，于60摄氏度干燥至恒重，即得到改性石墨烯。

按质量比，氧化石墨烯：荧光素钠：化学还原剂为1：10：20。

实施例3

首先将氧化石墨烯分散在去离子水中，常温超声搅拌5小时，得到浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯/水分散液；其次加入改性剂，即荧光素钠，在40摄氏度下搅拌1小时；然后加入浓度为25％-28％的氨水溶液，搅拌2小时，调节pH值为9-10；再加入化学还原剂葡萄糖，在95摄氏度下反应24小时。最后，将上述样品离心，并用大量乙醇和去离子水洗涤至近中性或中性，在真空环境下，于65摄氏度干燥至恒重，即得到改性石墨烯。

按质量比，氧化石墨烯：荧光素钠：化学还原剂为1：20：50。

实施例4

首先将氧化石墨烯分散在去离子水中，常温超声搅拌10小时，得到浓度为2.0mg/mL的氧化石墨烯/水分散液；其次加入改性剂，即荧光素钠，在50摄氏度下搅拌0.5小时；然后加入浓度为25％-28％的氨水溶液，搅拌1小时，调节pH值为9-10；再加入化学还原剂葡萄糖，在95摄氏度下反应48小时。最后，将上述样品离心，并用大量乙醇和去离子水洗涤至近中性或中性，在真空环境下，于70摄氏度干燥至恒重，即得到改性石墨烯。

按质量比，氧化石墨烯：荧光素钠：化学还原剂为1：4：15。

研究发现，(1)氧化石墨烯/水分散溶液的浓度小一点，反应更容易，后续的还原反应也会完全一些；(2)反应时间长一些，还原成石墨烯的量会更多一点，性能会更优一些。综合来说，实施例1、2得到的改性石墨烯在分散性上比实施例3、4要好。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

一种改性石墨烯的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。