一步反应合成功能化碳材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种一步反应合成功能化碳材料及其制备方法。是利用叠氮基化合物经加热分解后产生的氮宾的超强活性，与碳-碳双键发生反应，从而将有机组分共价连接于碳材料表面。碳材料不需经过传统的酸化氧化处理，而是直接与含叠氮基的化合物反应，一步法制得可溶性和分散性良好的功能化碳材料。与传统氧化法比较，具有明显的优点，如操作简单易行，可控性强，属增重反应，经济高效，经过适当工艺处理后，基本无三废，可规模化生产。还可以一步反应在碳材料表面引入羟基、氨基、羧基、溴基等反应性官能团。所得的功能化碳材料在溶剂中的分散性显著改善，可广泛应用在微纳电子、机械、化工、高性能材料等领域。

主权项

1. 一步反应合成功能化碳材料的制备方法，其特征在于，以重量份表示的具体制备方法如下：在反应器中加入1份碳材料和0.1～100份含叠氮基物质，以10～100kHz超声波处理0.1～100小时，在热浴100～220℃下，反应0.1～72小时，经抽滤、离心、洗涤、干燥后，得到一步反应合成的功能化碳材料；共价连接的功能化基的质量含量为1—70％，具有如下结构式：其中，R1选自C1～C100的直链或支链烷基、环烷基、烷氧基、烷氨基、烷酰胺基、烷酯基、烷酮基、烷二硫基、烷硅基、烷磷酸酯基、氟烷基，吡啶基、取代吡啶基、苯基、取代苯基、苯氧基、苯酮基、苯巯基、蒽基、取代蒽基、萘基、取代萘基、芘基、取代芘基、苝基或取代苝基；R2选自R1，还包括C0～C100的直链或支链烷基、环烷基、烷氧基、烷氨基、烷酰胺基、烷酯基、烷酮基、烷二硫基、烷硅基、烷磷酸酯基、氟烷基，吡啶基、取代吡啶基、苯基、取代苯基、苯氧基、苯酮基、苯巯基、蒽基、取代蒽基、萘基、取代萘基、芘基、取代芘基、苝基或取代苝基；R3选自R1、R2，还包括羟基、羧基、伯氨基、仲氨基、叔氨基、季铵盐基、溴基、氯基、碘基、巯基或双硫代碳酸酯基。