[发明专利]一种改性氧化石墨烯及其制备方法

说明书

本发明提供了一种改性氧化石墨烯及其制备方法。该改性氧化石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯分散在溶剂中，得到一氧化石墨烯分散液；将含有乙烯基结构的硅烷加入到该氧化石墨烯分散液中并搅拌均匀，得到一混合液；将该混合液置于⁶⁰Co放射源中辐照一定时间，停止辐照后，对固体粗产物进行若干次洗涤、过滤，得到改性氧化石墨烯聚集体，将其真空干燥至恒重，得到改性氧化石墨烯。本发明的改性氧化石墨烯是一种表面接枝聚合硅烷结构的氧化石墨烯。本发明采用高能射线辐照的方法对氧化石墨烯进行改性，使氧化石墨烯表面产生自由基，引发含有C＝C结构的硅烷分子在氧化石墨烯表面聚合，得到的改性氧化石墨烯中的硅元素接枝含量较高。

技术领域

本发明属于石墨烯技术领域，具体涉及一种改性氧化石墨烯和该改性氧化石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的碳单质，碳原子按sp2杂化构成的一个二维空间无限延展的基面，是2D结构的材料，被证实是世界上已经发现的最薄、最坚硬的物质。石墨烯是构建其他维数碳质材料的基本单元，可以变成零维的富勒烯，卷曲成为一维的碳纳米管，也可以叠加为三维的石墨。

石墨烯具有电子迁移率高，机械性能好、热传导性能强和比表面积大等特点，这些优异的性能以及良好的气密性预示着它可以与聚合物复合从而显著改善聚合物的机械、电学、热力学和气体阻隔性能，在复合材料等领域具有广泛的应用。但是，石墨烯比表面积大，极易发生团聚，而且石墨烯片层之间的π-π共轭作用，使其无论是在有机溶剂中还是在聚合物基体中都难以均匀分散，严重影响其在复合材料中的性能。

氧化石墨烯(Graphene oxide)是石墨烯的一种衍生物，其结构与石墨烯大体相同，只是在石墨烯基面和边缘连上一些官能团。连在石墨烯上的官能团主要是一些含氧基团，如环氧基、羟基、羧基等，其中环氧基和羟基主要位于石墨烯的表面上，而羧基主要位于石墨烯的边缘，这些功能基使氧化石墨烯能很好地分散到水中，同时因为表面富含有利于化学修饰的含氧官能团，因此可通过化学的方法可对氧化石墨烯进行表面改性。在现有技术中，为了提高氧化石墨烯的分散能力，可在氧化石墨烯表面接枝硅烷结构的官能团，例如”Properties of Functionalized Graphene/Room Temperature Vulcanized SiliconeRubber Composites”(MA Wenshi,LI Ji,DENG Bangjun,LIN Xiaodan,ZHAO Xusheng,Journal of Wuhan University of Technology-Mater.Sci.Ed.,2013,28:127-131)中介绍的方法。但是在该改性方法中，一个环氧基团只能接枝一个含硅烷结构的分子，硅元素的接枝含量不高。因此，研发出新的氧化石墨烯的改性方法，使制备得到的改性氧化石墨烯具有更高的硅元素的接枝含量，仍是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性氧化石墨烯及其制备方法。本发明采用射线辐照的方法对氧化石墨烯进行改性，得到的改性氧化石墨烯是一种表面接枝聚合硅烷结构的氧化石墨烯。

为了实现上述目的，本发明提供了一种改性氧化石墨烯的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯分散在溶剂中，得到一氧化石墨烯分散液；

(2)将含有乙烯基结构的硅烷加入到所述的氧化石墨烯分散液中，并搅拌均匀，得到一混合液；

(3)将所述混合液置于⁶⁰Co放射源中辐照一定时间，停止辐照后，得到固体粗产物，对所述固体粗产物进行若干次洗涤、过滤，得到改性氧化石墨烯聚集体，将其真空干燥至恒重，得到所述的改性氧化石墨烯。