一种含磷功能化石墨烯的制备方法技术

一种含磷功能化石墨烯的制备方法，涉及一种石墨烯的制备方法，该方法第一步，通过改进Hummers法将石墨氧化、剥离，冻干后的氧化石墨烯；第二步，将第一步所得氧化石墨烯分散在适当溶剂中，在某一温度下使其与含有P‑H的化合物反应一定时间，或将石墨烯与磷试剂通过合适的方法混合后，于一定温度下反应数小时，在合适的溶剂中超声分散，得到功能化石墨烯，产物经过滤/离心、洗涤、干燥等处理，得黑色固体粉末。本发明专利技术旨在合成含有磷元素的功能化石墨烯，使其能够在树脂增强、增韧、阻燃、导热、导电或其他领域中具有潜在应用价值。

Preparation method of functional graphene containing phosphorus

A phosphorus containing functional graphene preparation method, and relates to a method for preparing graphene, the first step of this method, by using the improved Hummers method, graphite oxide peeling, freeze dried graphene oxide; the second step, obtained from the first step of graphene oxide dispersed in a suitable solvent, in a the temperature and containing P H compound reaction time or graphene and phosphorus reagents by mixing appropriate methods, to a certain temperature. The number of hours, ultrasonic dispersion in a suitable solvent, obtained functionalized graphene, the product after filtering, washing and drying / centrifugal processing black solid powder. The present invention aims to synthesize functional graphene containing phosphorus so as to have potential application value in resin strengthening, toughening, flame retardance, heat conduction, conduction, or other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种含磷功能化石墨烯的制备方法
本专利技术涉及一种石墨烯制备方法，特别是涉及一种含磷功能化石墨烯的制备方法。
技术介绍
石墨烯为sp2杂化构成的蜂巢结构的单层石墨片，关于石墨烯的第一篇论文发表于2004年，首次制备出了室温下稳定存在的二维材料，打破了二维材料不能在室温下稳定存在的说法，其发现者因此而获得了2010年的诺贝尔物理学奖。由于石墨烯具有优异的力学、电学性能，同时具有较高的透光率，作为炭家族的新成员而备受关注，很大一部分研究者在研究制备大面积制备单层或少层石墨烯；同样有许多研究者在研究制备石墨烯粉体材料，其中氧化还原法是目前制备石墨烯粉体最常用的方法，也是实现石墨烯粉体大规模制备最有潜力的一个方法。与此同时，很多研究者在研究石墨烯衍生物、石墨烯的杂化材料等，石墨烯的改性能够使其更加适用于某一领域的要求。阻燃剂的研究方向日益趋向于两方面年，一方面是大面积单层或少层石墨烯的制备，另一方面是石墨烯粉体的制备，其中包括改性石墨烯粉体的制备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含磷功能化石墨烯的制备方法，该方法旨在合成含有磷元素的功能化石墨烯，使其能够在树脂增强、增韧、阻燃、导热、导电或其他领域中具有潜在应用价值。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种含磷功能化石墨烯的制备方法，所述方法包括以下过程：含磷功能化石墨烯的制备方法为两个步骤进行，第一步，将石墨通过改性Hummers法制备氧化石墨烯；第二步，将氧化石墨烯分散在合适的溶剂中与含P-H的亚磷酸、次磷酸及亚磷酸与次磷酸的盐及衍生物，产物经离心、洗涤、干燥处理，得黑色固体粉末；含磷试剂包括：亚磷酸、次磷酸及亚磷酸与次磷酸的盐及衍生物。所述的一种含磷功能化石墨烯的制备方法，所述第一步合成氧化石墨烯中，预氧化过程中所用过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的任意一种或几种的混合物。所述的一种含磷功能化石墨烯的制备方法，所述第一步合成预氧化石墨中，反应温度控制在80℃；反应时间为3~6h；制备氧化石墨烯过程中低温阶段需将体系温度控制在15℃以下，稀释过程中需控制温度低于30℃。所述的一种含磷功能化石墨烯的制备方法，所述第二步中，所用溶剂为水、甲醇、乙醇、THF、1,4-二氧六环中的任意一种或者几种的混合物。所述的一种含磷功能化石墨烯的制备方法，所述第二步中，反应温度控制在60~95℃之间。所述的一种含磷功能化石墨烯的制备方法，所述第二步中，反应时间为3~48h。所述的一种含磷功能化石墨烯的制备方法，所述第二步中，亚磷酸、次磷酸亚磷酸、次磷酸及亚磷酸与次磷酸的盐及衍生物与氧化石墨烯的比例在5:1~500:1。所述的一种含磷功能化石墨烯的制备方法，所述第二步中，洗涤溶剂为水。所述的一种含磷功能化石墨烯的制备方法，所述干燥方法采用冷冻干燥。本专利技术的优点与效果是：1、本专利技术提供的含磷功能化石墨烯的制备方法简单，设备要求低，原料易得，可用于材料改性方面。2、本专利技术提供的制备方法简单，条件容易控制，后处理方便。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1：第一步：向装有回流冷凝管、温度计和磁子的250ml三口瓶中加入30ml浓硫酸，加入8.5g过硫酸铵，8.5g五氧化二磷，加热至80℃后加入10g石墨，保温反应3.5h，用水稀释至1L后，抽滤、洗涤至PH≈7，于烘箱中80℃干燥过夜得到预氧化石墨；将375ml浓硫酸、所得与氧化石墨于冰浴条件下均匀混合，缓慢将40gKMnO4加入到混合液中，期间保证温度低于15℃，加毕后将水浴升温至35℃，保温反应2h，冰浴条件下将所得混合液用水稀释至3L，保证温度低于30℃，加入H2O260ml，体系为橙黄色溶液，放置过夜后去掉上清液，用5%稀盐酸洗涤3次，用蒸馏水洗涤3次后，水加体系混合液为2L，超声处理5h，冷冻干燥后的氧化石墨烯。第二步：称取0.5g氧化石墨烯，蒸馏水250ml，超声1h后得2mg/ml的氧化石墨烯水溶液，将其转移至500ml三口烧瓶中，加入7.5g亚磷酸，80℃下保温反应18h，降至室温后进行离心洗涤，大约用蒸馏水洗涤3~5次，冷冻干燥后得到黑色粉末，为含磷功能化石墨烯。实施例2：第一步：同实施例1。第二步：称取0.5g氧化石墨烯，蒸馏水500ml，超声1h后得1mg/ml的氧化石墨烯水溶液，将其转移至1000ml三口烧瓶中，加入15g亚磷酸，80℃下保温反应24h，降至室温后进行离心洗涤，大约用蒸馏水洗涤3~5次，冷冻干燥后得到黑色粉末，为含磷功能化石墨烯。实施例3：第一步：同实施例1。第二步：称取0.5g氧化石墨烯，蒸馏水500ml，超声1h后得1mg/ml的氧化石墨烯水溶液，将其转移至1000ml三口烧瓶中，加入15g亚磷酸，95℃下保温反应24h，降至室温后进行离心洗涤，大约用蒸馏水洗涤3~5次，冷冻干燥后得到黑色粉末，为含磷功能化石墨烯。实施例4：第一步：同实施例1。第二步：称取0.5g氧化石墨烯，蒸馏水250ml，超声1h后得2mg/ml的氧化石墨烯水溶液，将其转移至500ml三口烧瓶中，加入15g次磷酸，95℃下保温反应24h，降至室温后进行离心洗涤，大约用蒸馏水洗涤3~5次，冷冻干燥后得到黑色粉末，为含磷功能化石墨烯。实施例5：第一步：同实施例1。第二步：称取0.5g氧化石墨烯，乙醇100ml，超声1h后得氧化石墨烯/乙醇分散液，加入50g亚磷酸，混合均匀后，旋蒸除去乙醇，80℃下保温反应5h，降至室温后将其在水中超声处理1h，进行离心洗涤，大约用蒸馏水洗涤3~5次，冷冻干燥后得到黑色粉末，为含磷功能化石墨烯。实施例6：第一步：同实施例1。第二步：称取0.5g氧化石墨烯，加入50g次磷酸，混合均匀，80℃下保温反应3h，降至室温后将其在水中超声处理1h，进行离心洗涤，大约用蒸馏水洗涤3~5次，冷冻干燥后得到黑色粉末，为含磷功能化石墨烯。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含磷功能化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：含磷功能化石墨烯的制备方法为两个步骤进行，第一步，将石墨通过改性Hummers法制备氧化石墨烯；第二步，将氧化石墨烯分散在合适的溶剂中与含P‑H的亚磷酸、次磷酸及亚磷酸与次磷酸的盐及衍生物，产物经离心、洗涤、干燥处理，得黑色固体粉末；含磷试剂包括：亚磷酸、次磷酸及亚磷酸与次磷酸的盐及衍生物。

【技术特征摘要】
1.一种含磷功能化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：含磷功能化石墨烯的制备方法为两个步骤进行，第一步，将石墨通过改性Hummers法制备氧化石墨烯；第二步，将氧化石墨烯分散在合适的溶剂中与含P-H的亚磷酸、次磷酸及亚磷酸与次磷酸的盐及衍生物，产物经离心、洗涤、干燥处理，得黑色固体粉末；含磷试剂包括：亚磷酸、次磷酸及亚磷酸与次磷酸的盐及衍生物。2.根据权利要求1所述的一种含磷功能化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述第一步合成氧化石墨烯中，预氧化过程中所用过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的任意一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种含磷功能化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述第一步合成预氧化石墨中，反应温度控制在80℃左右；反应时间为3~6h；制备氧化石墨烯过程中低温阶段需将体系温度控制在15℃以下，稀释过程中需控制温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁兵，王志国，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21