本发明专利技术公开了一种基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料及其制备方法，该功能化石墨烯超分子杂化材料是一种基于超分子自组装技术借助分子间氢键构建而成的纳米杂化结构。制备过程主要包括氧化石墨的制备、吡啶酚功能化氧化石墨烯的制备、树枝状有机分子的合成及石墨烯基超分子杂化材料的制备三个步骤。本发明专利技术合成的杂化材料可以很容易地在室温条件下进行自组装，且热稳定性有很大提高；同时，可通过修饰分子的链长改变调节杂化材料在溶剂中的分散性能。再加上合成步骤简单、高效，可以大量制备，所以具有较好的应用前景和经济效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种石墨烯基超分子杂化材料及其制备方法，特别是一种基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料及其制备方法，属于材料制备领域。
技术介绍
石墨稀自2004年被Geim研究小组成功制备以来，源于其优异的物化性能，使其很快成为物理学、化学、材料学等诸多领域的国际热点课题之一。到目前为止，常采用功能化石墨烯(functionalized graphene)来实现石墨烯的科学应用。该类方法的初始步骤一般要经过石墨的深度氧化成为氧化石墨的过程。 氧化石墨烯(graphene oxide,GO)表面和边缘含有的大量含氧功能性基团使化学修饰成为可能。即宏量制备石墨烯基纳米材料的方法依然以化学方法为主。通过共价或非共价化学修饰解决石墨烯易团聚，很难溶于水及常用有机溶剂等科学问题，这也是目前最重要和最具挑战的工作之一。目前，石墨烯的有机共价功能化仍占有主导地位，主要包括异氰酸酯法、酯化、酰胺化、硅烷化法、亲核取代及相转移技术等。通过这些改性的方法可以破坏氧化石墨层之间的氢键，使得改性后的氧化石墨烯能在有机溶剂中有很好的分散。(I.Niyogi S，Bekyarova E, Itkis M E, McWilliams J L, Hamon M A, Haddon R C.Solution Properties of Graphite and Graphene. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128(24): 7720 7721. 2. Stankovich S, Piner R, Nguyen S, Ruoff R. Synthesis andexfoliation of isocyanate-treated graphene oxide nanoplatelets. Carbon 2006,44 (15): 3342 3347.)但在上述方法中，材料制备所需的反应温度一般都比较高(120 °C)，并且调节纳米材料的溶剂分散性能需要多次采用毒性较大的偶联剂，且合成步骤操作繁琐，难于工业化大规模生产。超分子化学将四大基础化学有机地融合为一个整体，是研究两种以上的化学物种通过分子间力相互作用缔结而成的具有特定结构和功能的超分子体系的科学。它是一门处于近代化学、材料化学和生命科学交汇点的新兴学科。基于氢键的超分子自组装石墨烯杂化材料可以较好地解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的反应温度高、操作繁琐等不足，提供一种基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料。本专利技术的另一目的是提供一种基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料的制备方法，该方法主要步骤只需在室温下进行，通过链长的改变即可调节材料的溶剂分散性能。并利用超分子自组装技术，通过简单的搅拌，过滤等常规操作，在室温下就可简单制备，同时可实现在低极性有机溶剂中的高分散及热稳定性能。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料，其结构通式为权利要求1.一种基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料，其特征在于所述杂化材料具有以下结构2.根据权利要求I所述的基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料，其特征在于所述杂化材料通过以下步骤制备 步骤I、采用改进后的Hummers方法以天然石墨粉制备氧化石墨固体； 步骤2、制备氧化石墨烯DMF悬浮液； 步骤3、制备二氯亚砜活化的氧化石墨烯； 步骤4、制备4-羟基吡啶功能化的石墨烯基杂化体； 步骤5、制备树枝状的有机修饰分子； 步骤6、将步骤5的有机修饰分子的氯仿溶液加入到步骤4的石墨烯基杂化体的DMF悬浮液中，室温揽祥； 步骤7、减压过滤、洗涤、干燥后即得到石墨烯基超分子杂化材料。3.根据权利要求2所述的基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料，其特征在于步骤2中所述的氧化石墨和DMF溶剂的比为7. 5^15 mg/mL，所述的制备条件为超声下，所述的超声时间为6 10h ;步骤3中所述的二氯亚砜活化的氧化石墨烯所需的反应温度为6(Γ80O。4.根据权利要求2所述的基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料，其特征在于步骤4中所述的氧化石墨和4-羟基吡啶的比为O. 25、. 5 mg/mg,反应温度为7(Γ90 V。5.根据权利要求2所述的基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料，其特征在于步骤5中所述的有机修饰分子为没食子酸与溴代烷合成的有机衍生物，所述的有机修饰分子制备过程中所用的溴代烷为溴乙烷到溴代十六烷的一系列同系物。6.根据权利要求2所述的基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料，其特征在于步骤6中所述的有机修饰分子与氧化石墨的质量比为2飞1，所述的搅拌时间为2 3天。7.一种基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 步骤I、采用改进后的Hummers方法以天然石墨粉制备氧化石墨固体； 步骤2、制备氧化石墨烯DMF悬浮液； 步骤3、制备二氯亚砜活化的氧化石墨烯； 步骤4、制备4-羟基吡啶功能化的石墨烯基杂化体； 步骤5、制备树枝状的有机修饰分子； 步骤6、将步骤5的有机修饰分子的氯仿溶液加入到步骤4的石墨烯基杂化体的DMF悬浮液中，室温揽祥； 步骤7、减压过滤、洗涤、干燥后即得到石墨烯基超分子杂化材料。8.根据权利要求7所述的基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料的制备方法，其特征在于步骤2中所述的氧化石墨和DMF溶剂的比例为7. 5^15 mg/mL，所述的制备条件为超声下，所述的超声时间为ClOh ;步骤3中所述的二氯亚砜活化的氧化石墨烯所需的反应温度为6(T80 °C。9.根据权利要求7所述的基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料的制备方法，其特征在于步骤4中所述的氧化石墨和4-羟基吡啶的比例为O. 25、. 5 mg/mg,反应温度为7(T90 °C，步骤5中所述的有机修饰分子为没食子酸与溴代烷合成的有机衍生物，所述的有机修饰分子制备过程中所用的卤代烃为溴乙烷到溴代十六烷的一系列同系物。10.根据权利要求7所述的基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料的制备方法，其特征在于步骤6中所述的有机修饰分子与氧化石墨的质量比为2飞1，所述的搅拌时间为2 3天。全文摘要本专利技术公开了一种基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料及其制备方法，该功能化石墨烯超分子杂化材料是一种基于超分子自组装技术借助分子间氢键构建而成的纳米杂化结构。制备过程主要包括氧化石墨的制备、吡啶酚功能化氧化石墨烯的制备、树枝状有机分子的合成及石墨烯基超分子杂化材料的制备三个步骤。本专利技术合成的杂化材料可以很容易地在室温条件下进行自组装，且热稳定性有很大提高；同时，可通过修饰分子的链长改变调节杂化材料在溶剂中的分散性能。再加上合成步骤简单、高效，可以大量制备，所以具有较好的应用前景和经济效益。文档编号C01B31/04GK102795616SQ201210251659公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日专利技术者张树鹏, 宋海欧, 徐安平, 周江放, 姚冬婷, 钱沁莱, 韩建美, 余荣兵, 罗玉婷 申请人:南京理工大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于氢键构筑的功能化石墨烯超分子杂化材料，其特征在于所述杂化材料具有以下结构：FDA0000190700801.jpg
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张树鹏，宋海欧，徐安平，周江放，姚冬婷，钱沁莱，韩建美，余荣兵，罗玉婷，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。