基于重氮鹽功能化石墨烯-酞菁復合材料的制備及表征.pdf

1、石墨烯由于其優(yōu)良的光學、電學、磁學以及機械性能引起越來越多的科研工作者關注,其應用也滲透到各個領域。由于有石墨的表面不帶任何基因團,這使石墨烯很難穩(wěn)定分散且分散濃度不高,分散液中溶劑極性或pH值等因素的微小變動就能引起石墨烯團聚沉淀,同時也阻礙了石墨烯功能材料的制備。因此對石墨烯進行共價功能化,一方面改善石墨烯的分散性使其表面帶上能夠進行后續(xù)反應的官能團;另一方面將石墨烯的能帶打開,調節(jié)石墨烯的物理、化學性質,拓展它在各種器件中的應用。

2、因此,對石墨烯進行共價可控功能化是十分必要的。
　　本研究以微晶石墨為原料通過還原氧化法和液相剝離法兩條途徑制備出石墨烯分散液,并通過重氮鹽對其進行功能化處理。以期改善石墨烯的分散性、在石墨烯表面修飾可反應基團,為制備石墨烯功能材料提供反應平臺。同時,以羧基化石墨烯為平臺與酞菁反應制備出石墨烯/酞菁納米復合材料,該材料的非線性光學性能優(yōu)異。本研究工作可以概括為以下幾點:
　　(1)以微晶石墨為原料通過還原氧法制備出還原氧化石

3、墨烯分散液,并通過重氮化制備出羧基化還原氧化石墨烯。隨后,羧基化還原氧化石墨烯與自制的四氨基酞菁通過酰胺化反應制備出還原氧化石墨烯/酞菁納米復合材料。該復合材料在強極性溶劑中的分散濃度比羧基化還原氧化石墨烯更高,達到4mg/mL。熱重結果表明在該復合材料中酞菁的接枝率約為25%。
　　(2)在苯衍生物和NMP的混合溶液中通過對微晶石墨超聲制備出插層石墨復合物,將該復合物在不同的強極性溶劑中超聲5-7小時制備出不同溶劑的石墨烯均質分

4、散液;也可在混合液中繼續(xù)超聲剝離制備出石墨烯在混合溶液中的分散液。該方法超聲剝離時間短,所制備的石墨烯片較大,質量較好、由單層或少數(shù)幾層組成。
　　(3)上述制備的石墨烯與帶各種官能團的苯重氮鹽反應制備出各種功能化石墨烯。功能化后石墨烯的分散性顯著改善,能在易揮發(fā)性溶劑丙酮中分散。我們發(fā)現(xiàn)改變重氮鹽的用量時功能化程度也隨之改變,這表明該反應在一定程度上可控。為了進一步證明功能化石墨烯為制備各種石墨烯納米材料提供了一個可反應的平臺,