一种金刚石微粉表面制备氧化石墨烯及其化学修饰的方法

摘要

一种金刚石微粉表面制备氧化石墨烯及其化学修饰，它主要是用改进的Hummers法制备金刚石/氧化石墨烯，将金刚石/氧化石墨烯加入超纯水搅拌分散，加入氯乙酸固体和氢氧化钠水溶液，在70‑80℃的条件下磁力搅拌2‑3h；将得到的溶液用超纯水洗涤至中性，再将所得的溶液在超纯水的环境下进行透析3天，最后将金刚石/羧基化氧化石墨烯分散液放入冷冻干燥机中进行冻干，得到金刚石/羧基化氧化石墨烯，之后与带相反电荷的高分子进行层层组装。本发明操作简单，制备出的金刚石/氧化石墨烯和羧基化的产物较氧化石墨烯、羧基化的氧化石墨烯的密度、硬度要大，并且制得的多层壳核结构的比表面更大，吸附性能增强。

主权项

一种金刚石微粉表面制备氧化石墨烯及其化学修饰的方法，其特征在于：它包括如下步骤：(1)金刚石/石墨的制备：取粒径为1‑2微米的金刚石微粉，在水浴超声中用氨水清洗三次，并用酒精清洗抽滤，放入烘箱中干燥，将干燥的金刚石微粉，在1500℃条件下，经真空放电等离子体烧结15min，得到烧结块，研磨得到金刚石/石墨粉体；(2)金刚石/氧化石墨烯的制备：按每10mL浓硫酸加入0.3g硝酸钾、0.2g石墨化金刚石粉和1.6g高锰酸钾的比例，将质量浓度为98％的浓硫酸放入容器中，在冰水浴的条件下加入硝酸钾固体至完全溶解后加入步骤(1)制得的金刚石/石墨，之后在0.5h内缓慢加入高锰酸钾固体，继续搅拌10min；之后把容器放到35℃的水浴锅中恒温搅拌5h；向容器中缓慢加入与浓硫酸体积比为1:4的超纯水，将容器在80℃油浴中保温30min；然后将容器取出冷却至室温，加入与浓硫酸体积比为1：6：0.4的超纯水和双氧水，静置倒出上层清液，再加入与浓硫酸体积比为1：0.4：4的质量浓度为37.5％的盐酸和超纯水，搅拌均匀，分层后倒出上清液，重复操作2次；向容器中加入超纯水，进行换水6‑8次，将得到的分散液倒入透析袋中在超纯水环境中透析4天，最后将得到的金刚石/氧化石墨烯的分散液放入冷冻干燥机中进行冻干，得到金刚石/氧化石墨烯固体；(3)金刚石/氧化石墨烯的化学修饰即金刚石/羧基化氧化石墨烯的制备：按每100mL超纯水加入100mg金刚石/氧化石墨烯的比例，将步骤(2)制得的金刚石/氧化石墨烯加入超纯水搅拌1h分散均匀，之后按金刚石/氧化石墨烯中‑OH与氯乙酸中‑COOH的摩尔比为1:100‑1:300、氯乙酸与氢氧化钠的摩尔比为1:20‑1:30的比例，缓慢加入氯乙酸固体和摩尔浓度为6mol/L的氢氧化钠水溶液，在70‑80℃的条件下磁力搅拌2‑3h；将得到的溶液用超纯水洗涤至溶液呈中性，再将所得的溶液在超纯水的环境下进行透析3天，最后将金刚石/羧基化氧化石墨烯分散液放入冷冻干燥机中进行冻干，得到金刚石/羧基化氧化石墨烯；(4)金刚石/羧基化氧化石墨烯的多层组装处理：利用金刚石/羧基化氧化石墨烯的表面带有负电荷与带相反电荷的分子可以发生相互作用，可以进行分子间的层层组装，即用表面带有负电荷的金刚石/羧基化氧化石墨烯与表面带有正电荷的聚乙烯亚胺相互作用，之后再利用表面带正电荷的聚乙烯亚胺与表面带负电荷的聚丙烯酸反应，依次循环反应制备具有壳核结构的多层分子组装结构，其制备过程如下：按每1mL的聚乙烯亚胺溶液加入10‑20mg金刚石/羧基化氧化石墨烯粉末的比例，将金刚石/羧基化氧化石墨烯放入试管，加入100mg/mL的聚乙烯亚胺溶液反应磁力搅拌0.5‑1h，之后离心洗涤7次，得到金刚石/羧基化氧化石墨烯/聚乙烯亚胺固体；再按聚乙烯亚胺溶液与聚丙烯酸的体积比为1:1的比例，向金刚石/羧基化氧化石墨烯/聚乙烯亚胺固体中加入75mg/mL的聚丙烯酸磁力搅拌反应1‑2h，之后离心洗涤7次，得到金刚石/羧基化氧化石墨烯/聚乙烯亚胺/聚丙烯酸固体；如此循环反应，实现金刚石/羧基化氧化石墨烯的多层组装。