[发明专利]富勒醇/石墨烯复合膜的制备方法

说明书

本发明提供一种富勒醇/石墨烯单层复合膜的制备方法。首先，制备单面选择性羧基化石墨烯材料，一面具备羧基基团，一面没有含氧基团，即一面亲水，一面憎水，在气液界面自组装制备单层石墨烯薄膜；然后，往溶液底部缓慢注入亚硫酰氯，加热回流反应制得酰氯化石墨烯；最后，往溶液底部注入氢氧化钠水溶液调节pH值，注入富勒醇水溶液，冰浴条件下制备富勒醇/石墨烯单层复合膜。本发明所述方法构建了富勒醇/石墨烯单层共价复合膜，可以吸收自由基、抑制化学毒物毒性、抗辐射、防紫外光伤害、抗细胞氧化、抗细菌感染、保护细胞免受多种损伤，可广泛应用在核磁共振造影、药品、面膜、化妆品添加剂和等诸多领域。

技术领域

本发明涉及石墨烯复合薄膜制备领域，尤其是一种单层石墨烯单面复合富勒醇薄膜的界面制备方法。

背景技术

富勒醇是富勒烯的衍生物，可通过在富勒烯的碳上引入羟基而得到，化学性质上与富勒烯接近，可提高富勒烯的水溶性。富勒醇可以强力吸收自由基、抑制化学毒物毒性、抗辐射、防紫外光伤害、抗细胞氧化、抗细菌感染、保护细胞免受多种损伤，可广泛应用在核磁共振造影、药品、化妆品添加剂和等诸多领域。

二维纳米材料与富勒醇复合不仅可以实现二维纳米材料的物理/化学性质的调控，而且还可以诱导二维纳米材料产生新的性质，从而显著扩展二维纳米材料的功能和应用。然而，在富勒烯-二维纳米材料复合领域中仍然存在相当大的挑战。首先，迄今为止报道的大多数富勒烯-二维纳米材料的复合是通过两种成分简单混合的非共价方式合成，而只有有限的报道涉及成功构建富勒烯-二维纳米材料的共价复合材料。另一个悬而未决的问题是如何在分子水平上精确确定富勒烯-二维纳米材料复合材料的化学结构。

发明内容

本发明提供一种富勒醇/石墨烯单层复合膜的制备方法。首先，制备单面选择性羧基化石墨烯材料，一面具备羧基基团，一面没有含氧基团，即一面亲水，一面憎水，在气液界面自组装制备单层石墨烯薄膜；然后，往溶液底部缓慢注入亚硫酰氯，加热回流反应制得酰氯化石墨烯；最后，往溶液底部注入氢氧化钠水溶液调节pH值，注入富勒醇水溶液，冰浴条件下制备富勒醇/石墨烯单层复合膜。

本发明采用如下技术方案：

富勒醇/石墨烯单层复合膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)运用熔融盐法将无水三氯化铁与石墨混合加热制备二阶石墨插层化合物，采用氧化剂和浓酸对二阶石墨烯插层化合物进行氧化插层，清洗后放入水中超声剥离开氧化层，冰浴环境中，再次放入高锰酸钾和浓硫酸中羧基化，清洗后加入过量双氧水剥离碳层，得到单面选择性羧基化石墨烯材料；

(2)将单面选择性羧基化石墨烯材料放入水中搅拌，利用其特有的疏水亲水性差异，疏水面向上接触空气，亲水面在下接触溶液，单面选择性羧基化石墨烯材料分散在气液界面，自组装成单层石墨烯薄膜；

(3)往溶液底部缓慢注入亚硫酰氯，加热反应制得酰氯化石墨烯；

(4)往溶液底部注入氢氧化钠水溶液调节pH值，注入富勒醇水溶液，冰浴条件下制备富勒醇/石墨烯单层复合膜。

步骤(1)中的熔盐法反应温度为400℃，反应时间为4-6小时，无水三氯化铁与石墨质量比为5∶1。

步骤(1)中的氧化剂包括氯酸盐、高氯酸盐、高锰酸盐、重铬酸盐，过氧化钠，浓酸为浓硫酸或者浓硫酸与浓硝酸的混合物，氧化插层时间为4-48h，温度为0-80℃。

步骤(1)中的双氧水与三氯化铁的反应时间为1-4h，反应温度为室温。

步骤(2)中的水的气液界面面积可以自由控制，但需要控制加入单面选择性氧化石墨烯的量，以免形成多层结构。

步骤(3)中加热温度为70-90℃，反应时间为1-12h。

步骤(4)中的pH值为10-12，反应时间为0.5-6h。