硫醇-烯点击化学法制备石墨烯-酞菁纳米复合材料的方法

摘要

本发明属化工技术领域，具体涉及一种硫醇-烯点击化学法制备石墨烯-酞菁纳米复合材料的方法。本发明采用化学改性氧化石墨来引入大量碳-碳双键功能基团，再选用合适的带巯基酞菁，通过硫醇-烯点击化学反应，从而一步法制备功能性石墨烯-酞菁纳米复合材料，本发明不使用重金属离子做催化剂，它克服了传统的酞菁大分子在石墨烯表面结合不紧密和易脱落等难题，具有良好的环保性和先进性。本发明的制备方法具有制备方法简便、可一步法完成、不加催化剂、成本低廉、对环境无污染和应用前景广泛等优点。利用本发明制备的石墨烯-酞菁纳米复合材料产品具有较高的光敏性、相容性和热稳定性，并具有优良的溶解性能、成膜性能和光电性能，是新一代高性能有机-无机纳米复合光电功能材料，可应用于导电材料、太阳能电池材料、光电导材料和光电转换材料等领域。

主权项

1、一种硫醇-烯点击化学法制备石墨烯-酞菁纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：(1)氧化石墨的制备；量取10～100mL 98％浓硫酸，置于冰水浴中使其保持0～5℃；在搅拌中加入0.5～5g鳞片石墨和0.25～2.5gNaNO3的混合物，搅拌均匀；缓慢加入1～15gKMnO4，加料完毕后移去冰水浴，在室温下搅拌反应12～72h；加入20～200mL去离子水，升高温度至60～100℃，继续搅拌反应0.5～12h；降低温度至30～60℃，再加入10～100mL的30wt％双氧水，继续搅拌反应15～90min；反应完成后通过高速离心、过滤和水洗至中性，并经过离子交换树脂处理，低温真空干燥，得到氧化石墨粉末；(2)碳-碳双键改性的氧化石墨的制备；将0.5～5g上述氧化石墨分散在无水乙醇中，在20～55℃水浴条件下，滴加5～50mL浓度为0.05～0.25g/ml的偶联剂的乙醇溶液；连续反应10～96小时，离心过滤和水洗至中性，40℃温度以下真空干燥12小时以上，得到碳-碳双键改性的氧化石墨；(3)烷基巯基取代的酞菁的合成；在氮气保护下，将0.1～5g烷基巯基取代的邻苯二腈单体、0.01～0.5g无水金属盐和少量钼酸铵，在180～220℃下加入50～150mL高沸点有机溶剂，搅拌反应6～24小时；趁热过滤，所得滤饼再用热甲醇洗涤，除去未反应的单体和原材料，低温真空干燥，得到烷基巯基取代的酞菁；(4)氧化石墨-酞菁纳米复合材料的制备；称取0.5～5g步骤(2)制得的碳-碳双键改性的氧化石墨，加入1～5g烷基硫醇，体系中碳-碳双键与硫醇的摩尔比为1∶1，再加入0.01～0.25g光敏剂，搅拌均匀后，在254nm的紫外光下光照反应10～30分钟即可；冷却后产物过滤，再用有机溶剂洗涤，低温下真空干燥完全，得到氧化石墨-酞菁纳米复合材料；(5)石墨烯-酞菁纳米复合材料的制备；称取1.0～2.5g步骤(4)制得的氧化石墨-酞菁纳米复合材料，分散在10～100mL N，N-二甲基甲酰胺中，在室温条件下，缓慢滴加0.5～5mL强还原剂；在60～180℃温度下，搅拌反应6～48h；冷却后产物离心过滤，再用有机溶剂洗涤，低温下真空干燥完全，即得到所需产品。