一种CO₂响应性功能化氧化石墨烯的制备方法

摘要

本发明涉及一种CO₂响应性功能化氧化石墨烯的制备方法。丙烯酰氯与N-羟基琥珀酰亚胺缩合得N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯，产物与二氨基十二烷反应得到N-酰胺基十二烷基丙烯酰胺，再与二甲基乙酰胺二甲基缩醛反应得具有CO₂响应性的单体N-脒基十二烷基丙烯酰胺。利用卤化物与氧化石墨烯表面羟基反应，将端基卤化的氧化石墨烯引发剂引发单体N-脒基十二烷基丙烯酰胺ATRP聚合即得所需功能化的氧化石墨烯。将所得的功能化的氧化石墨烯溶于溶剂之后，向其中通入CO₂/Ar，可明显地改变其在溶液中的分散状态。本发明的功能化氧化石墨烯能很好地解决氧化石墨烯在溶液中的分散性，改善氧化石墨烯的化学相容性，在制备改性石墨烯及石墨烯复合材料方面以及利用氧化石墨烯载药控释方面有着潜在的应用前景。

主权项

一种CO₂响应性功能化氧化石墨烯的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）将同等摩尔比例的N‑羟基琥珀酰亚胺和三乙胺溶于溶剂A中，将与N‑羟基琥珀酰亚胺中羟基相同摩尔数的丙烯酰氯溶于溶剂A中，在磁力搅拌下，通过分液漏斗逐滴加入到0℃的上述溶液中，滴加时间为15‑40分钟；然后再于室温下反应6‑12小时；（2）将步骤（1）中所得产物过滤，依次用去离子水、饱和碳酸氢钠溶液、去离子水洗涤，然后用无水MgSO₄干燥，减压蒸馏除去溶剂A，干燥得N‑羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯；（3）将步骤（2）中所得N‑羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯、二氨基十二烷和三乙胺按1:1:1的摩尔比溶于溶剂B，经抽真空‑充氩气3次，在磁子搅拌及Ar保护下反应8‑12h，反应温度60‑80℃；（4）反应结束后除去溶剂B，所得产物用酸溶液重结晶2次，所得的白色固体即为（N‑酰胺基）十二烷基丙烯酰胺；（5）将同等摩尔比例的（N‑酰胺基）十二烷基丙烯酰胺和N,N‑二甲基乙酰胺二甲基缩醛加入到反应器中，再加入溶剂C，然后在磁力搅拌下在60‑80℃下反应3‑6h；反应结束后将溶剂C和副产物通过减压蒸馏除去，即得单体N‑脒基十二烷基丙烯酰胺；（6）将氧化石墨烯加入到烧瓶中，并分散于溶剂D中，超声2‑3h，冷却至0℃，加入氧化石墨烯表面羟基摩尔数1‑10倍的含卤化合物E，加入三乙胺，在10‑25℃下反应48‑60h，抽滤、洗涤、真空干燥得端基卤化的氧化石墨烯；（7）将步骤（6）中所得的端基卤化的氧化石墨烯加入到溶剂F中，按照卤代氧化石墨烯表面的卤基摩尔数的20‑100倍的量加入单体N‑脒基十二烷基丙烯酰胺以及摩尔数1.5‑4倍的催化剂G，在催化剂的作用下，体系在氮气或氩气的保护下反应，反应温度为50‑80℃，反应时间为12‑48h，经洗涤、离心，真空干燥即得N‑脒基十二烷基丙酰胺功能化的氧化石墨烯。