基于重氮鹽功能化石墨烯-酞菁復(fù)合材料的制備及表征.pdf

1、石墨烯由于其優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)以及機(jī)械性能引起越來(lái)越多的科研工作者關(guān)注,其應(yīng)用也滲透到各個(gè)領(lǐng)域。由于有石墨的表面不帶任何基因團(tuán),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(dòng)就能引起石墨烯團(tuán)聚沉淀,同時(shí)也阻礙了石墨烯功能材料的制備。因此對(duì)石墨烯進(jìn)行共價(jià)功能化,一方面改善石墨烯的分散性使其表面帶上能夠進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)的官能團(tuán);另一方面將石墨烯的能帶打開(kāi),調(diào)節(jié)石墨烯的物理、化學(xué)性質(zhì),拓展它在各種器件中的應(yīng)用。

2、因此,對(duì)石墨烯進(jìn)行共價(jià)可控功能化是十分必要的。
　　本研究以微晶石墨為原料通過(guò)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(guò)重氮鹽對(duì)其進(jìn)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(yīng)基團(tuán),為制備石墨烯功能材料提供反應(yīng)平臺(tái)。同時(shí),以羧基化石墨烯為平臺(tái)與酞菁反應(yīng)制備出石墨烯/酞菁納米復(fù)合材料,該材料的非線性光學(xué)性能優(yōu)異。本研究工作可以概括為以下幾點(diǎn):
　　(1)以微晶石墨為原料通過(guò)還原氧法制備出還原氧化石

3、墨烯分散液,并通過(guò)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(guò)酰胺化反應(yīng)制備出還原氧化石墨烯/酞菁納米復(fù)合材料。該復(fù)合材料在強(qiáng)極性溶劑中的分散濃度比羧基化還原氧化石墨烯更高,達(dá)到4mg/mL。熱重結(jié)果表明在該復(fù)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(guò)對(duì)微晶石墨超聲制備出插層石墨復(fù)合物,將該復(fù)合物在不同的強(qiáng)極性溶劑中超聲5-7小時(shí)制備出不同溶劑的石墨烯均質(zhì)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(shí)間短,所制備的石墨烯片較大,質(zhì)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(tuán)的苯重氮鹽反應(yīng)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(shí)功能化程度也隨之改變,這表明該反應(yīng)在一定程度上可控。為了進(jìn)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(gè)可反應(yīng)的平臺(tái),