先通過γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)與氧化石墨反應得到改性氧化石墨, 再經水合肼還原制備了改性石墨烯.未烘干的改性石墨烯經超聲處理后, 可穩定分散于體積比為9∶1的N,N-二甲基甲酰胺/水或丙酮/水的混合溶液中, 而且在N,N-二甲基甲酰胺/水體系中超聲得到的改性石墨烯分散液可在乙醇、丙酮中
穩定存在.采用紅外光譜、X 光電子能譜及X 射線衍射分析等手段研究了KH-550 改性氧化石墨及石墨烯的結構.結果表明, KH-550 上的氨基與氧化石墨的羧基反應生成了酰胺鍵, 與環氧基發生了加成反應, 干燥的改性石墨烯層間通過Si—O—Si 鍵連接在一起.
石墨烯具有二維晶體結構特殊、質量輕且比表面積大等優點[1] , 不僅擁有優異的電學性能[2] 、導熱性能[3] 和機械強度[4] , 而且還具有一些獨特的性能, 如量子霍爾效應和量子隧穿效應[5] 等.石墨烯的重要用途之一是可以用來制備高性能的納米復合材料[6 ~12] , 但石墨烯既不親水也不親油, 加之化學反應惰性都阻礙了它的應用.因而制備可穩定分散于某種溶液中的石墨烯將大大促進其應用與發展.Si 等[13] 通過引入苯磺酸基團得到了水溶性的改性石墨烯, 這種石墨烯可穩定分散于pH 為3 ~10的水中.Park 等[14] 在體積比為9∶1的N,N-二甲基甲酰胺/水混合溶液中用水合肼還原氧化石墨, 得到可穩定分散于上述混合溶液中的未改性的石墨烯, 這種分散液還可分散于乙醇、丙酮等有機溶劑中.由γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)處理過的二氧化硅和碳酸鈣納米材料與硅橡膠有良好的相容性和補強性能, 而KH-550 分子上的氨烴基又可與環氧基發生加成反應, 與羧酸及其衍生物反應得到酰胺.基于此, 本文根據氧化石墨的分子結構特點, 以KH-550 作為改性劑, 獲得了可穩定分散于多種溶液中的硅烷改性石墨烯.并采用傅里葉變換紅外光譜、X 射線衍射分析和X 光電子能譜等手段對可分散的改性石墨烯的結構進行了分析.
本文制備的KH-550 改性的石墨烯可穩定分散于體積比為9∶1的N,N-二甲基甲酰胺/水和丙酮/水的混合溶液中, 而且在N,N-二甲基甲酰胺/水中超聲得到的改性石墨烯分散液可在乙醇和丙酮中穩定存在.在改性過程中, KH-550 中的氨基與氧化石墨上的羧基反應生成了酰胺鍵, 與環氧基發生了加成反應.烷氧基的水解縮合使得干燥后的改性氧化石墨和石墨烯層間通過Si—O—Si 鍵連接在一起.