[发明专利]一种磷改性氧化石墨烯的制备方法、分子筛/石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种磷改性氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤，首先将磷源、碱和有机溶剂混合后，得到混合物；然后向上述步骤得到的混合物加入氧化石墨烯水溶液后进行反应，后处理后，得到磷改性氧化石墨烯。本发明还提供了一种分子筛/磷改性石墨烯复合材料。本发明采用特定的步骤制备了磷改性氧化石墨烯，磷改性氧化石墨烯增加了后期石墨烯类材料表面的活性位点，改善了石墨烯类材料表面的生长活性，而且更大的优势在于其表面呈现碱性，有利于分子筛制备过程中的第一晶化阶段‑‑表面晶种的形成，促进小晶粒尺寸分子筛的形成，从而大大提高了分子筛孔道扩散效率，从而得到了性能更好的二维片层状的分子筛/磷改性石墨烯复合材料。

技术领域

本发明属于分子筛技术领域，涉及一种磷改性氧化石墨烯的制备方法、分子筛/石墨烯复合材料及其制备方法，尤其涉及一种磷改性氧化石墨烯的制备方法、分子筛/磷改性石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

分子筛(又称合成沸石)是指具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质，其是一种硅铝酸盐多微孔晶体。它是由硅氧、铝氧四面体组成基本的骨架结构，在晶格中存在着金属阳离子(如Na+，K+，Ca2+，Li+等)，以平衡晶体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为：A型，X型，Y型等。

分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等。常用分子筛为结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小(通常为0.3～2nm)的孔道和空腔体系，因吸附分子大小和形状不同而具有筛分大小不同的流体分子的能力。国际纯粹与应用化学联合会按照分子筛孔径大小，将它们定义为3级：孔径小于2nm的称为微孔分子筛，孔径在2～50nm之间的称为介孔或中孔分子筛，孔径大于50nm的称为大孔分子筛。由于分子筛具有吸附能力高、选择性强、耐高温等特点，被广泛用于有机化工和石油化工，也是煤气脱水的优良吸附剂，在废气净化上也日益受到重视，特别是分子筛催化剂在工业石油精炼、催化和分离等众多领域具有广泛的应用。如ZSM-5型催化剂具有三维网络微孔结构，以其独特的孔道结构和良好的催化性能、优良的水热稳定性和热稳定性成为不可缺少的固体酸催化剂，具有很好的择形选择性。

然而，传统ZSM-5的孔径单一，由于分子筛的微孔结构导致分子有限的运输路径，致使其在催化应用方面存在缺陷。此外，传统的ZSM-5仅有的微孔结构，限制了大分子物质的扩散，使得其难以转换体积大的分子。现有工艺中也有通过使用特殊的结构导向剂、软模板和脱硅等方法扩张它们的孔结构。但是，这些方法使得合成过程变得复杂化，而且使得产物变得不稳定。

石墨烯具有诸多优异的特性，这些特性使得它非常适合用于多种学科和领域，其在储能材料，环境工程，灵敏传感方面被广泛应用，被称为“黑金”或是“新材料之王”，而且潜在的应用前景广大，目前已成为全世界的关注焦点与研究热点，但是石墨烯在与分子筛的结合研究中，虽然已有石墨烯与分子筛结合的相关的报道，但由于石墨烯自身易团聚、易卷曲以及具有较强的化学惰性，因而在与分子筛复合后，效果并不理想，所以行业内却并不多见，阻碍了石墨烯应用领域的拓展。

因此，如何对分子筛进行改性，合成一种分子筛催化剂具有丰富的介孔结构，同时具有高效的催化效率和长的循环使用寿命，已成为诸多生产厂商以及下游应用领域亟待解决的重要问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种磷改性氧化石墨烯的制备方法、分子筛/磷改性石墨烯复合材料及其制备方法，本发明提供的分子筛/磷改性石墨烯复合材料具有纳米尺寸的分子筛均匀负载在磷改性石墨烯表面，分子筛能够在石墨烯类材料上均匀分布，催化性能优异，而且制备方法简单易行，适于大规模工业化生产。

本发明提供了一种磷改性氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

1)将磷源、碱和有机溶剂混合后，得到混合物；

2)向上述步骤得到的混合物加入氧化石墨烯水溶液后进行反应，后处理后，得到磷改性氧化石墨烯。