类球形氧化石墨烯及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及氧化石墨烯纳米材料制备技术领域，具体而言，涉及一种类球形氧化石墨烯的制备方法与应用。所述方法包括：将氧化石墨烯与改性剂分散均匀得到的氧化石墨烯料液进行喷雾干燥组装得到所述类球形氧化石墨烯；所述改性剂用于引入C3～C8的烃基和/或取代烃基，以及任选的芳香基和取代芳香基；在所述氧化石墨烯料液中，所述氧化石墨烯的含量为0.05wt％～1wt％，所述改性剂的含量为石墨烯含量的0.03wt％～0.10wt％。本发明专利技术制备得到了类球形氧化石墨烯，其更加利于加工和运输，更加适合产业上的大规模的工业化生产，可用于负载型催化剂以及原位聚合等领域。

Spheroid like graphene oxide and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
类球形氧化石墨烯及其制备方法与应用
本专利技术涉及氧化石墨烯纳米材料制备
，具体而言，涉及一种类球形氧化石墨烯的制备方法与应用。
技术介绍
石墨烯(graphene)具有极高的强度和很大的比表面积，同时具有多种功能，因此近年来得到了广泛的研究与应用，如其作树脂基体的填料使用时不仅有明显的增强作用[L.Valentini,2018]，还能给复合材料带来诸多新的功能，如导电性能[MarcéoA.Milani,2013，Jin-YongDong,YuanLiu,2015]、电磁屏蔽性能[Wei-LiSong,2014，SimaKashi,2016，Yu-DongShi,2019]、介电性能[ZhenhongLuan,2017，Zhen-zhenHe,2018]、防冰性能[L.Valentini,S.BittoloBon,M.Hernández,M.A.Lopez-Manchado,N.M.Pugno,2018]等。石墨烯通过原位复合的方式可高效地分散于基体中，与基体相容性好，因此开发基于石墨烯的聚合催化剂成为近年来复合材料研究的重点；同时，石墨烯基本结构骨架稳定，强度、导电性等性能使之可用作高性能、多功能填料；石墨烯比表面积大，还可通过在其表面上引入不同的基团，可以有目的地设计不同的催化功能[傅强，包信和，2009，来常伟，2013，ChuangangHu,2017，QingHan,2017]，应用于不同聚合反应中[RenpengGu,2014]；以石墨烯为催化载体进行的原位聚合被广泛用于多种聚合物复合，并开发出适用于不同聚合方法如自由基聚合、离子引发聚合、开环聚合、ATRP、SET-CRP、RAFT的石墨烯载体催化剂，将催化剂直接结合在纳米填料的纳米结构中等。氧化石墨烯在催化方面的研究主要集中于表面基团的设计、氧化石墨烯与催化活性物种间的电荷转移、氧化石墨烯对光催化剂能带调控等方面，或将其引入不同聚合体系中以实现原位复合。通过表面活性基团的氨化、酯化、原位还原、共同聚沉等方法可实现石墨烯的多种改性，得到不同功能材料，但这些研究多注重于功能的实现、或某一催化机理的研究，并未过多涉及氧化石墨烯颗粒形态变化、形态调控方面的内容。近年来，对催化剂形态学、负载工艺的研究很多，这一领域也是各大国际化工巨头着力投入的竞技场，催化剂形态与负载工艺的每一个进步都意味着整个化工工业的大的跃进。近年来，对于氧化石墨烯负载及其在多种催化领域的应用蓬勃发展，但受限于氧化石墨烯形态的控制，其产业化应用一直是一个瓶颈。石墨烯载体催化剂形态影响着催化效率，同时其负载状态对后续分离工艺的选择有决定性作用，对产品的分离、产品的纯度与质量有重大的影响。此外，现有技术中的氧化石墨烯多为片状或不规则粉状，在某些应用中，例如氧化石墨烯作为载体在原位聚合过程中能保持其形貌，进而原位聚合所得产物的形状可“复制”氧化石墨烯的形状，如果形状不理想，或者过细，则易形成粘连，器壁结垢，堵塞和输运不畅等问题，甚至发生危险；又或者当氧化石墨烯作为催化剂参与某些液相反应时，若为片状或细粉状也会造成其不易分离。这就要求对氧化石墨烯的形态进行调控。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种新的类球形氧化石墨烯的制备方法，该方法能够稳定地制备得到类球形氧化石墨烯，灵活调整其尺寸。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：具体的，本专利技术涉及一种类球形氧化石墨烯的制备方法，其包括以下步骤：将氧化石墨烯与改性剂分散均匀得到的氧化石墨烯料液进行喷雾干燥组装得到所述类球形氧化石墨烯；所述改性剂用于引入C3～C8的烃基和/或取代烃基，以及任选的芳香基和/或取代芳香基；所述氧化石墨烯料液中，所述氧化石墨烯的含量为0.05wt％～1wt％，所述改性剂的含量为0.03wt％～0.10wt％。本专利技术制备得到了类球形氧化石墨烯，其更加利于加工和运输，更加适合产业上的大规模的工业化生产，可用于负载型催化剂以及原位聚合等领域。本专利技术还涉及上述类球形氧化石墨烯的应用，其可以用于负载型催化剂或符合材料的制备。所述负载型催化剂通过将所述氧化石墨烯料液与除氧化石墨烯以外的其它催化剂载体、催化剂以及催化助剂中的至少一种共喷得到。所述复合材料由如上所述的类球形氧化石墨烯与树脂单体原位聚合得到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为对比例1所制备的改性氧化石墨烯的电镜图，x200；图2为对比例1所制备的改性氧化石墨烯的电镜图，x2000；图3为实施例2所制备的类球形氧化石墨烯的电镜图，x1000；图4为实施例2所制备的类球形氧化石墨烯的电镜图，x2000；图5为实施例3所制备的类球形氧化石墨烯的电镜图，x5000；图6为实施例3所制备的类球形氧化石墨烯的电镜图，x5000；图7为对比例2所制备的改性氧化石墨烯的电镜图，x2000；图8为对比例2所制备的改性氧化石墨烯的电镜图，x5000；图9为实施例1所制备的类球形氧化石墨烯的电镜图，x5000。具体实施方式现将详细地提供本专利技术实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本专利技术。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本专利技术进行多种修改和变化而不背离本专利技术的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。因此，旨在本专利技术覆盖落入所附权利要求的范围及其等同范围中的此类修改和变化。本专利技术的其它对象、特征和方面公开于以下详细描述中或从中是显而易见的。本领域普通技术人员应理解本讨论仅是示例性实施方式的描述，而非意在限制本专利技术更广阔的方面。本专利技术涉及一种类球形氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨烯与改性剂分散均匀得到的氧化石墨烯料液进行喷雾干燥组装得到所述类球形氧化石墨烯；所述改性剂用于引入C3～C8的烃基和/或取代烃基，以及任选的芳香基和/或取代芳香基；在所述氧化石墨烯料液中，所述氧化石墨烯的含量为0.05wt％～1wt％，所述改性剂的含量为0.03wt％～0.10wt％。本专利技术通过控制改性剂的碳原子数量、控制氧化石墨烯和改性剂的比例，能够在改性剂偶联于氧化石墨烯时具有适宜的密度和长度，改性剂之间的分子作用力适中，能更好地调整氧化石墨烯的形状，使其形状更接近于球状。在一些实施方式中，所述氧化石墨烯料液的溶剂主要为水，但也可以混合不同比例乙醇、丙酮等有机溶剂以调节其亲水性与石墨烯分散及喷雾干燥中的形态。在一些实施方式中，改性剂还可以用于引入4、5、6或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种类球形氧化石墨烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将氧化石墨烯与改性剂分散均匀得到的氧化石墨烯料液进行喷雾干燥组装得到所述类球形氧化石墨烯；/n所述改性剂用于引入C3～C8的烃基和/或取代烃基，以及任选的芳香基和/或取代芳香基；/n在所述氧化石墨烯料液中，所述氧化石墨烯的含量为0.05wt％～1wt％，所述改性剂的含量为0.03wt％～0.10wt％。/n

【技术特征摘要】
1.一种类球形氧化石墨烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将氧化石墨烯与改性剂分散均匀得到的氧化石墨烯料液进行喷雾干燥组装得到所述类球形氧化石墨烯；
所述改性剂用于引入C3～C8的烃基和/或取代烃基，以及任选的芳香基和/或取代芳香基；
在所述氧化石墨烯料液中，所述氧化石墨烯的含量为0.05wt％～1wt％，所述改性剂的含量为0.03wt％～0.10wt％。


2.根据权利要求1所述的类球形氧化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的温度为185℃～225℃。


3.根据权利要求1所述的类球形氧化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述取代烃基选自羟烷基和/或烷氧基。


4.根据权利要求1所述的类球形氧化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述烃基选自烷基、烯烃基以及炔烃基中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的类球形氧化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述改性剂为胺基化合物。


6.根据权利要求1～5任一项所述的类球形氧化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述改性剂为直链或支链化合物。


7.根据权利要求1～5任一项所述的类球形氧化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯经过Hummers法制得。

【专利技术属性】
技术研发人员：党小飞，郁博轩，李炯利，王旭东，
申请(专利权)人：北京石墨烯技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11