一种富勒烯/石墨烯逐层组装复合膜的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110015657A(43)申请公布日2019.07.16(21)申请号201910353602.8(22)申请日2019.04.23(71)申请人盐城师范学院地址224000江苏省盐城市希望大道南路2号(72)发明人苗中正张立云苗中明(51)Int.Cl.C01B32/19(2017.01)C01B32/154(2017.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种富勒烯/石墨烯逐层组装复合膜的制备方法(57)摘要本发明提供一种富勒烯/石墨烯逐层组装复合膜的制备方法。首先，制备单面选择性氧化石墨烯材料，在气液界面自组装制备单层石墨烯薄膜；然后，利用羧基化富勒烯加热回流反应制得酰氯化富勒烯；其次，在冰浴条件下制备富勒烯/石墨烯单层复合膜；最后，采用乙二胺交联石墨烯片层边缘的羧基，通过硅片或玻璃片将薄膜转移到平整界面，反复多次，可逐层组装富勒烯与石墨烯交替排列的复合膜。本发明所述方法以可控方式构筑了富勒烯/石墨烯逐层组装复合膜，在分子水平上精确确定富勒烯-石墨烯材料复合材料的化学结构，可广泛应用在催化、器件、核磁共振造影、药品、面膜、化妆品添加剂和等诸多领域，其精确的结构有利于器件性能的提升。CN110015657ACN110015657A权利要求书1/1页1.一种富勒烯/石墨烯逐层组装复合膜的制备方法，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，加入过量双氧水剥离碳层，得到单面选择性氧化石墨烯材料；(2)将单面选择性氧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，单面选择性氧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)往羧基化富勒烯溶液中注入亚硫酰氯，加热回流反应制得酰氯化富勒烯；(4)往溶液底部注入氢氧化钠水溶液调节pH值，再注入酰氯化富勒烯水溶液，冰浴条件下制备富勒烯/石墨烯单层复合膜；(5)采用乙二胺交联石墨烯片层边缘的羧基，形成更为牢固互联的薄膜，通过硅片或玻璃片将薄膜转移到平整界面，反复多次，可逐层组装富勒烯与石墨烯交替排列的复合膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，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℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，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。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，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。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的加热温度为70-90℃，反应时间为1-12h。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中的pH值为10-12，反应时间为0.5-6h。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中的加热温度为80-90℃，时间为0.5-4h。2CN110015657A说明书1/4页一种富勒烯/石墨烯逐层组装复合膜的制备方法技术领域[0001]本发明涉及纳米复合薄膜制备领域，尤其是一种富勒烯/石墨烯复合膜的制备方法。背景技术[0002]富勒烯是由碳原子形成的一系列笼形单质分子的总称，具有优越的光、电、磁的性质。例如，富勒烯可以与自由基反应，是理想的自由基清除剂和抗氧化剂；将富勒烯作为新型功能基团引入高分子体系，可得到具有优异导电、光学性质的新型功能材料；富勒烯的三维空间结构和众多的双键为富勒烯化学的发展提供了广阔的空间，富勒烯隐含了许多有待发现的新反应；富勒烯已广泛地影响到机械学、电子学、光学、磁学、化学、医学、材料科学和生物工程学等各个领域，同时在催化工程、磁性材料、医学和生物工程、精细化工、微型半导体器件及传感器方面显示出巨大的应用前景。[0003]石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料，已引起了全世界的关注。石墨烯与富勒醇复合不仅可以实现物理/化学性质的调控，而且还可以诱导复合材料产生新的性质，从而显著扩展材料的功能和应用。然而，在富勒烯-石墨烯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-石墨烯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