温后，用10mL无水甲醇，用水浴超声15min，再将200mL丙酮加入溶液当中，静置片刻后，溶液中有黑色固体析出，倒掉上清液，得到黑色固体。此洗涤过程重复3次后，将黑色固体在室温下真空干燥9h，得到黑色粉末，将得到的黑色粉末水浴超声8min全部均匀分散到10mL水中，在室温(?25°C )下，将10mg维生素C加入到该分散液中，磁力搅拌20小时，将所得产物在去离子水中透析2天，即可得到超支化聚甘油表面改性的石墨烯水分散液，冷冻干燥后即可得到聚甘油超支化的石墨烯212.77mgo产物的相关透射电镜、XRD、拉曼、红外分析以及沉降对比照片见附图。
[0027]图1是本实验的流程示意图，从图中也可以看出，超支化的聚甘油具有多分支链结构，其分子结构中包含大量的-OH和C-O-C等亲水性基团。通过透射电镜(图2)，可在石墨烯表面看到一些直径分布在10nm以下的微球状聚合物。在XRD图谱(图3)中，2 Θ =23.8°处出现了一个显著的衍射峰(002)，对应的层间距为0.41nm，比石墨的(0.33nm)大。在拉曼图谱(图4)中，产物的G峰(1599(3!^1)很接近石墨的G峰(1575(3!^1)，并且产物的D峰与石墨的D峰处在同一位置(ΠβΟαιΓ1)。通过XRD和拉曼光谱可知，石墨稀在修饰上了超支化聚甘油之后，其SP2杂化的特征得以维持原状，没有太大的改变。通过红外光谱(图5)，可以看到在?1150CHT1明显的C-O-C峰，这说明超支化聚甘油分子被共价接枝到了石墨烯表面，同时也说明所得物质具有高度水分散。沉降对比实验的照片(图6)拍摄于3个月后，G为石墨烯，GO为氧化石墨烯，HGO为超支化聚甘油氧化石墨烯，HG为超支化聚甘油石墨烯。本实验直观地说明了所得超支化聚甘油修饰的石墨烯的高度水分散性。
[0028]实施例3
[0029]将150mg用modified Hummers方法制备的干燥的氧化石墨粉末与15mL纯度为96%的环氧丙醇混合后，在室温下，在功率为500W的超声波条件下，超声分散I小时；将超声完成的分散液倒入25mL的圆底烧瓶中，将圆底烧瓶置于120°C油浴中，通氮气以隔绝空气，并且使用磁力搅拌17小时；将最后得到的亮黑色胶体溶液自然冷却至室温后，用150mL无水甲醇，用水浴超声20min，再将300mL丙酮加入溶液当中，静置片刻后，溶液中有黑色固体析出，倒掉上清液，得到黑色固体。此洗涤过程重复3次后，将黑色固体在室温下真空干燥10h，得到黑色粉末，将得到的黑色粉末水浴超声9min全部均匀分散到150mL水中，在室温(?25°C )下，将150mg维生素C加入到该分散液中，磁力搅拌20小时，将所得产物在去离子水中透析I天，即可得到超支化聚甘油表面改性的石墨烯水分散液，冷冻干燥后即可得到超支化聚甘油表面改性的石墨稀384.62mgo
[0030]实施例4
[0031]将200mg用modified Hummers方法制备的干燥的氧化石墨粉末与20mL纯度为96%的环氧丙醇混合后，在室温下，在功率为500W的超声波条件下，超声分散2小时；将超声完成的分散液倒入25mL的圆底烧瓶中，将圆底烧瓶置于140°C油浴中，通氮气以隔绝空气，并且使用磁力搅拌19小时；将最后得到的亮黑色胶体溶液自然冷却至室温后，用200mL无水甲醇，用水浴超声25min，再将400mL丙酮加入溶液当中，静置片刻后，溶液中有黑色固体析出，倒掉上清液，得到黑色固体。此洗涤过程重复3次后，将黑色固体在室温下真空干燥10h，得到黑色粉末，将得到的黑色粉末水浴超声1min全部均匀分散到200mL水中，在室温(?25°C )下，将200mg维生素C加入到该分散液中，磁力搅拌20小时，将所得产物在去离子水中透析2天，即可得到超支化聚甘油表面改性的石墨烯水分散液，冷冻干燥后即可得到超支化聚甘油表面改性的石墨稀465.12mg。
[0032]实施例5
[0033]将250mg用modified Hummers方法制备的干燥的氧化石墨粉末与25mL纯度为96%的环氧丙醇混合后，在室温下，在功率为500W的超声波条件下，超声分散2小时；将超声完成的分散液倒入50mL的圆底烧瓶中，将圆底烧瓶置于140°C油浴中，通氮气以隔绝空气，并且使用磁力搅拌24小时；将最后得到的亮黑色胶体溶液自然冷却至室温后，用250mL无水甲醇，用水浴超声30min，再将500mL丙酮加入溶液当中，静置片刻后，溶液中有黑色固体析出，倒掉上清液，得到黑色固体。此洗涤过程重复3次后，将黑色固体在室温下真空干燥10h，得到黑色粉末，将得到的黑色粉末水浴超声1min全部均匀分散到250mL水中，在室温(?25°C )下，将250mg维生素C加入到该分散液中，磁力搅拌24小时，将所得产物在去离子水中透析2天，即可得到超支化聚甘油表面改性的石墨烯水分散液，冷冻干燥后即可得到超支化聚甘油表面改性的石墨稀617.44mgo
【主权项】
1.一种具有高度水分散性的超支化聚甘油表面改性石墨烯的制备方法，包括如下步骤: 1)将50?250mg用modifiedHummers方法制备的干燥的氧化石墨粉末与7?25mL纯度为96?99% (GC)的环氧丙醇混合后，超声分散I?2小时； 2)将按步骤I)超声处理后的分散液倒入烧瓶中，加热并磁力搅拌以引发环氧丙醇开环聚合反应；将得到的胶体溶液冷却至室温，用50?250mL无水甲醇再分散，超声10?30min，再加入100?500mL丙酮，静置，溶液中有黑色固体析出，倒掉上清液，得到黑色固体，此洗涤过程重复3次后，将黑色固体在室温下真空干燥8?10h，得到黑色粉末； 3)将按步骤2)制备得到的黑色粉末，分散到50?250mL水中，水浴超声5?lOmin，在室温下，将50?250mg还原剂加入到该分散液中，搅拌15?30小时，将所得产物在去离子水中透析I?3天后，再高速离心I?2h，将沉淀冷冻干燥，得到超支化聚甘油表面改性石墨烯。
2.根据权利要求1所述的高度水分散性的超支化聚甘油表面改性石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤2)中引发环氧丙醇开环聚合的反应温度为100?140°C，反应条件为通氮气或氦气隔绝空气，搅拌时间为10?24小时。
3.根据权利要求1所述的高度水分散性的超支化聚甘油表面改性石墨烯的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述的还原剂为维生素C。
【专利摘要】本发明涉及具有高度水分散性的超支化聚甘油表面改性石墨烯的制备方法，包括如下步骤：1)将氧化石墨与环氧丙醇混合后，超声分散；2)将分散液倒入烧瓶中，加热并搅拌以引发环氧丙醇开环聚合反应；将得到的胶体溶液冷却至室温，再分散，超声，再加入丙酮，静置，溶液中有黑色固体析出，倒掉上清液，得到黑色固体，重复3次后，真空干燥，得到黑色粉末；3)将黑色粉末，分散，水浴超声，在室温下，将还原剂加入到该分散液中，搅拌，透析，离心，将沉淀冷冻干燥，即得。与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：(1)本发明操作简便，绿色无毒；(2)有利于反应物环氧丙醇的开环聚合；(3)提高了石墨烯的水分散性。
【IPC分类】C01B31-04
【公开号】CN104843687
【申请号】CN201510182224
【发明人】蔡宁, 喻发全, 侯大军, 罗晓刚
【申请人】武汉工程大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月17日