[发明专利]一种冠醚功能化石墨烯的制备方法

说明书

本发明公开一种冠醚功能化石墨烯的制备方法，属于纳米材料技术领域，本发明以氧化石墨烯和1‑氮杂‑18‑冠‑6‑醚为原料，在碱性条件下通过水热反应制得冠醚功能化石墨烯。本发明冠醚功能化石墨烯的制备方法，具有操作简便、环境友好、成本低和制备工艺简单的特点，可望实现冠醚功能化石墨烯的大规模制备，在检测钾离子领域具有良好的应用前景和潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别是涉及一种冠醚功能化石墨烯的制备方法。

背景技术

石墨烯是由碳原子以正六边形组成的蜂窝状单层二维碳纳米材料，具有优异的电学性能、光学性能、热导性能、阻隔性能、量子霍尔效应、室温铁磁效应等。由于其独特的特性，科学家们开始关注石墨烯在电子传导、生物传感器、能量储存和转换等方面的潜能。然而由于石墨烯的表面积较大以及石墨烯片层之间有较强的范德华力，容易发生聚集，所以对石墨烯进行功能化改性具有重要的意义。

为了拓宽石墨烯材料的应用领域，近年来开始对其进行功能化处理。比如说在其表面修饰上小分子，或者是连接上较长的大分子链，或者是进行杂化等。目前石墨烯功能化的方法主要有共价功能化和非共价功能化两种。石墨烯的共价键功能化是目前研究比较热门的功能化方法。纯净的石墨烯表面是没有什么功能性基团的，要想实现其功能化具有一定的难度。因此，科学家们采用氧化石墨烯实现其功能化，因为他们的表面或者是边缘或多或少的带有一定量的功能性基团，如：羟基、羧基、环氧基、羰基等，而申请人发现，虽然这些功能性基团使得氧化石墨烯容易实现其功能化，但是这些功能性基团同样会影响所需求功能基团发挥效应。因此，本发明发展了一种新的功能化石墨烯的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种冠醚功能化石墨烯的制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种冠醚功能化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

(1)在冰浴下，将氧化石墨烯超声分散在超纯水中，形成1mg/mL的氧化石墨烯水溶液，再加入碱溶液，混合均匀，形成氧化石墨烯碱溶液；

(2)向步骤(1)所得氧化石墨烯碱溶液中加入0.3-3mg/mL的1-氮杂-18-冠-6醚和0.5-1.5mg/mL的多巴胺，磁力搅拌均匀，在温度110-150℃恒定温度的水热条件下保温2-5h，再加入相转移催化剂，在85℃下反应10h；

(3)冷冻干燥，得到冷冻干燥品；

(4)将步骤(3)所得冷冻干燥品在无氧环境下，以18℃/min的升温速率，升温至890℃，保温5h进行热处理，自然冷却后，离心清洗，干燥，得到冠醚功能化石墨烯。

进一步地，在冰浴下，氧化石墨烯超声30min。

进一步地，所述碱溶液的浓度为1-5mmol/L。

进一步地，所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的任意1种或至少2种的组合。

进一步地，所述氧化石墨烯水溶液与碱溶液的体积比为5:1。

进一步地，所述相转移催化剂包括季铵盐、季膦盐、叔胺、冠醚或穴醚中的任意1种或至少2种的组合。

进一步地，所述相转移催化剂为四丁基氢氧化铵。

进一步地，步骤(4)中，所述干燥是在60℃下真空干燥12h。

本发明公开了以下技术效果：