[发明专利]类球形氧化石墨烯及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及氧化石墨烯纳米材料制备技术领域，具体而言，涉及一种类球形氧化石墨烯的制备方法与应用。所述方法包括：将氧化石墨烯与改性剂分散均匀得到的氧化石墨烯料液进行喷雾干燥组装得到所述类球形氧化石墨烯；所述改性剂用于引入C3～C8的烃基和/或取代烃基，以及任选的芳香基和取代芳香基；在所述氧化石墨烯料液中，所述氧化石墨烯的含量为0.05wt％～1wt％，所述改性剂的含量为石墨烯含量的0.03wt％～0.10wt％。本发明制备得到了类球形氧化石墨烯，其更加利于加工和运输，更加适合产业上的大规模的工业化生产，可用于负载型催化剂以及原位聚合等领域。

技术领域

本发明涉及氧化石墨烯纳米材料制备技术领域，具体而言，涉及一种类球形氧化石墨烯的制备方法与应用。

背景技术

石墨烯(graphene)具有极高的强度和很大的比表面积，同时具有多种功能，因此近年来得到了广泛的研究与应用，如其作树脂基体的填料使用时不仅有明显的增强作用[L.Valentini,2018]，还能给复合材料带来诸多新的功能，如导电性能[Marcéo A.Milani,2013，Jin-Yong Dong,Yuan Liu,2015]、电磁屏蔽性能[Wei-Li Song,2014，Sima Kashi,2016，Yu-Dong Shi,2019]、介电性能[Zhenhong Luan,2017，Zhen-zhen He,2018]、防冰性能[L.Valentini,S.Bittolo Bon,M.Hernández,M.A.Lopez-Manchado,N.M.Pugno,2018]等。

石墨烯通过原位复合的方式可高效地分散于基体中，与基体相容性好，因此开发基于石墨烯的聚合催化剂成为近年来复合材料研究的重点；同时，石墨烯基本结构骨架稳定，强度、导电性等性能使之可用作高性能、多功能填料；石墨烯比表面积大，还可通过在其表面上引入不同的基团，可以有目的地设计不同的催化功能[傅强，包信和，2009，来常伟，2013，Chuangang Hu,2017，Qing Han,2017]，应用于不同聚合反应中[Renpeng Gu,2014]；以石墨烯为催化载体进行的原位聚合被广泛用于多种聚合物复合，并开发出适用于不同聚合方法如自由基聚合、离子引发聚合、开环聚合、ATRP、SET-CRP、RAFT的石墨烯载体催化剂，将催化剂直接结合在纳米填料的纳米结构中等。

氧化石墨烯在催化方面的研究主要集中于表面基团的设计、氧化石墨烯与催化活性物种间的电荷转移、氧化石墨烯对光催化剂能带调控等方面，或将其引入不同聚合体系中以实现原位复合。通过表面活性基团的氨化、酯化、原位还原、共同聚沉等方法可实现石墨烯的多种改性，得到不同功能材料，但这些研究多注重于功能的实现、或某一催化机理的研究，并未过多涉及氧化石墨烯颗粒形态变化、形态调控方面的内容。近年来，对催化剂形态学、负载工艺的研究很多，这一领域也是各大国际化工巨头着力投入的竞技场，催化剂形态与负载工艺的每一个进步都意味着整个化工工业的大的跃进。

近年来，对于氧化石墨烯负载及其在多种催化领域的应用蓬勃发展，但受限于氧化石墨烯形态的控制，其产业化应用一直是一个瓶颈。石墨烯载体催化剂形态影响着催化效率，同时其负载状态对后续分离工艺的选择有决定性作用，对产品的分离、产品的纯度与质量有重大的影响。此外，现有技术中的氧化石墨烯多为片状或不规则粉状，在某些应用中，例如氧化石墨烯作为载体在原位聚合过程中能保持其形貌，进而原位聚合所得产物的形状可“复制”氧化石墨烯的形状，如果形状不理想，或者过细，则易形成粘连，器壁结垢，堵塞和输运不畅等问题，甚至发生危险；又或者当氧化石墨烯作为催化剂参与某些液相反应时，若为片状或细粉状也会造成其不易分离。这就要求对氧化石墨烯的形态进行调控。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种新的类球形氧化石墨烯的制备方法，该方法能够稳定地制备得到类球形氧化石墨烯，灵活调整其尺寸。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：