专利名称：一种胺基化磁性石墨烯的制备方法
技术领域：
本发明属于纳米复合材料技术领域，特别涉及一种胺基化磁性石墨烯的制备方法。
背景技术：
石墨烯具有良好的导电性、机械强度、催化性能、光学性能、吸附性能等，它是目前室温导电速度最快、力学强度最大、导热能力最强的材料，由于这些物理性能，石墨烯被广泛应用在多个领域，如:传感器、催化、能源材料等；磁性材料是古老而应用广泛的功能材料，小于20 nm的磁性氧化铁纳米粒子在室温的状态下具有超顺磁性，在外磁场的作用下产生磁响应；根据这些特性，磁性氧化铁纳米粒子已经在磁性分离、磁性监测、核磁共振、药物控释等方面显示出了诱人的应用前景；磁性石墨烯由于结合了石墨烯和磁性纳米颗粒的优点，吸引了众多研究小组的兴趣；陈永胜课题组Journal of Materials Chemistry 19(2009)2710-2714通过 化学沉淀法制备了磁性纳米粒子-石墨烯复合材料；俞书宏课题组Small 6 (2010) 169-173通过在聚苯乙烯磺酸钠包裹的氧化石墨烯溶液中高温分解乙酰丙酮铁来制备磁性纳米粒子-石墨烯复合材料，使复合材料表面接上了不同含量的磁性纳米粒子；Chan等Carbon 48 (2010)3139-3144通过化学交联法合成了磁性纳米粒子-石墨烯复合材料，但他们采用二氧化硅包覆磁性纳米粒子，大大降低了复合材料的饱和磁化强度；尽管已有较多有关磁性石墨烯的报道，表面带正电荷的胺基化磁性石墨烯鲜见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种胺基化磁性石墨烯的制备方法，该制备方法利用氧化石墨烯在水热还原成石墨烯的同时，负载上胺基化的磁性氧化铁纳米颗粒，制备出胺基化磁性石墨烯功能材料。具体步骤为:
(I)将3飞毫摩尔三价铁盐加入到40毫升浓度为0.5飞毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，搅拌广2小时使三价铁盐充分溶解，制得含有三价铁盐的氧化石墨烯溶液。(2)向步骤⑴制得的含有三价铁盐的氧化石墨烯溶液中加入扩25毫摩尔有机碱，搅拌3(Tl20分钟，制得含有有机碱和三价铁盐的氧化石墨烯混合溶液。(3)将步骤(2)制得的含有有机碱和三价铁盐的氧化石墨烯混合溶液转入到水热反应釜中，在15(T200°C下反应8 24小时，然后冷却到室温，经离心分离水洗后在60°C下真空干燥24小时，即制得胺基化磁性石墨烯。所述三价铁盐为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、高氯酸铁和柠檬酸铁中的一种。所述有机碱为甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸N，N 二乙基氨基乙酯、N- (3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、三乙胺和乙二胺中的一种，且所述有机碱均为分析纯。本发明的方法具有反应温和、操作简单、便于分离、合成安全性高以及环境污染小等优点；所制备的胺基化磁性石墨烯具有很好的超顺磁性能，磁性氧化铁纳米粒子分散均匀，且表面含有有机胺分子，在吸附、生物分离和磁性催化等方面有很好的应用前景。
图1为本发明实施例1制备的胺基化磁性石墨烯在磁场条件下表现磁性能的照片。图2为本发明实施例1制备的胺基化磁性石墨烯在室温下的磁滞回线。图3为本发明实施例1制备的胺基化磁性石墨烯的透射电子显微镜图。图4为本发明实施例1制备的胺基化磁性石墨烯的红外光谱图。
具体实施例方式以下实施例中所使用的有机碱均为分析纯。实施例1:
(I)将3毫摩尔氯化铁加入到40毫升浓度为4毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，搅拌I小时，制得含有氯化铁的氧化石墨烯溶液。(2)向步骤(I)制得的含有氯化铁的氧化石墨烯溶液中加入9毫摩尔甲基丙烯酸二甲氨乙酯，搅拌30分钟，制得含有甲基丙烯酸二甲氨乙酯和氯化铁的氧化石墨烯混合溶液。(3)将步骤⑵制得的含有甲基丙烯酸二甲氨乙酯和氯化铁的氧化石墨烯混合溶液转入到100毫升的水热反 应爸中,在150°C下反应8小时,然后冷却到室温,经离心分离水洗后在60°C下真空干燥24小时，即制得胺基化磁性石墨烯。实施例2:
(I)将4毫摩尔硫酸铁加入到40毫升浓度为0.5毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，搅拌1.5小时，制得含有硫酸铁的氧化石墨烯溶液。(2)向步骤(I)制得的含有硫酸铁的氧化石墨烯溶液中加入12毫摩尔甲基丙烯酸_■乙基氣基乙酷，揽祥45分钟，制得含有甲基丙稀酸_■乙基氣基乙酷和硫酸铁的氧化石墨烯混合溶液。(3)将步骤(2)制得的含有甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯和硫酸铁的氧化石墨烯混合溶液转入到100毫升的水热反应釜中，在200°C下反应12小时，然后冷却到室温，经离心分离水洗后在60°C下真空干燥24小时，即制得胺基化磁性石墨烯。实施例3:
(I)将6毫摩尔硝酸铁加入到40毫升浓度为6毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，搅拌2小时，制得含有硝酸铁的氧化石墨烯溶液。(2)向步骤(I)制得的含有硝酸铁的氧化石墨烯溶液中加入25毫摩尔丙烯酸二甲基氨基乙酯，搅拌120分钟，制得含有丙烯酸二甲基氨基乙酯和硝酸铁的氧化石墨烯混合溶液。(3)将步骤(2)制得的含有丙烯酸二甲基氨基乙酯和硝酸铁的氧化石墨烯混合溶液转入到100毫升的水热反应釜中，在160°C下反应16小时，然后冷却到室温，经离心分离水洗后在60°C下真空干燥24小时，即制得胺基化磁性石墨烯。
实施例4:
(I)将3毫摩尔高氯酸铁加入到40毫升浓度为3毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，搅拌I小时，制得含有高氯酸铁的氧化石墨烯溶液。(2)向步骤(I)制得的含有高氯酸铁的氧化石墨烯溶液中加入15毫摩尔丙烯酸N，N二乙基氨基乙酯，搅拌60分钟，制得含有丙烯酸N，N二乙基氨基乙酯和高氯酸铁的氧化石墨烯混合溶液。(3)将步骤(2)制得的含有丙烯酸N，N 二乙基氨基乙酯和高氯酸铁的氧化石墨烯混合溶液转入到100毫升的水热反应釜中，在180°C下反应20小时，然后冷却到室温，经离心分离水洗后在60°C下真空干燥24小时，即制得胺基化磁性石墨烯。实施例5:
(I)将5毫摩尔柠檬酸铁加入到40毫升浓度为5毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，搅拌1.5小时，制得含有柠檬酸铁的氧化石墨烯溶液。(2)向步骤(I)制 得的含有柠檬酸铁的氧化石墨烯溶液中加入20毫摩尔N_(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺，搅拌100分钟，制得含有N- (3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和柠檬酸铁的氧化石墨烯混合溶液。(3)将步骤(2)制得的含有N- (3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺和柠檬酸铁的氧化石墨烯混合溶液转入到100毫升的水热反应釜中，在170°C下反应24小时，然后冷却到室温，经离心分离水洗后在60°C下真空干燥24小时，即制得胺基化磁性石墨烯。实施例6:
(I)将4毫摩尔氯化铁加入到40毫升浓度为4毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，搅拌2小时，制得含有氯化铁的氧化石墨烯溶液。(2)向步骤(I)制得的含有氯化铁的氧化石墨烯溶液中加入16毫摩尔三乙胺，搅拌45分钟，制得含有三乙胺和氯化铁的氧化石墨烯混合溶液。(3)将步骤⑵制得的含有三乙胺和氯化铁的氧化石墨烯混合溶液转入到100毫升的水热反应釜中，在150°C下反应8小时，然后冷却到室温，经离心分离水洗后在60°C下真空干燥24小时，即制得胺基化磁性石墨烯。
权利要求
1.一种胺基化磁性石墨烯的制备方法，其特征在于具体步骤为: (1)将3飞毫摩尔三价铁盐加入到40毫升浓度为0.5飞毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，搅拌广2小时使三价铁盐充分溶解，制得含有三价铁盐的氧化石墨烯溶液； (2)向步骤(I)制得的含有三价铁盐的氧化石墨烯溶液中加入扩25毫摩尔有机碱，搅拌3(Tl20分钟，制得含有有机碱和三价铁盐的氧化石墨烯混合溶液； (3)将步骤(2)制得的含有有机碱和三价铁盐的氧化石墨烯混合溶液转入到水热反应釜中，在15(T200°C下反应8 24小时，然后冷却到室温，经离心分离水洗后在60°C下真空干燥24小时，即制得胺基化磁性石墨烯； 所述三价铁盐为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、高氯酸铁和柠檬酸铁中的一种； 所述有机碱为甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸N，N 二乙基氨基乙酯、N- (3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、三乙胺和乙二胺中的一种，且所述有机碱均为分析纯。
全文摘要
本发明公开了一种胺基化磁性石墨烯的制备方法。将3~6毫摩尔三价铁盐加入到40毫升浓度为0.5~6毫克/毫升的氧化石墨烯溶液中，搅拌1~2小时使三价铁盐充分溶解；再加入9~25毫摩尔有机碱，搅拌30~120分钟，制得含有有机碱和三价铁盐的氧化石墨烯混合溶液；最后将制得的混合溶液转入到水热反应釜中，在150~200℃下反应8~24小时，然后冷却到室温，经离心分离水洗后在60℃下真空干燥24小时，即制得胺基化磁性石墨烯。本发明的方法具有反应温和、操作简单、便于分离、合成安全性高以及环境污染小等优点；所制备的胺基化磁性石墨烯具有很好的超顺磁性能，在吸附、生物分离和磁性催化等方面有很好的应用前景。
文档编号C01B31/04GK103183343SQ201310133599
公开日2013年7月3日 申请日期2013年4月17日 优先权日2013年4月17日
发明者周立, 何本钊, 黄佳昌 申请人:桂林理工大学