[发明专利]Janus石墨烯片层的制备

摘要

自2004年Geim等人发现单层石墨烯结构可稳定存在以来,关于石墨烯的研究不断取得重大进展，石墨烯在量子物理、微电子、化学材料等各种领域均展现出令人振奋的性能和广泛的应用前景。Janus是指具有不同特性的非对称的颗粒。它在乳液稳定、光生物传感、药物输送和电子学等领域具有潜在的应用前景，近来被广泛应用。在发明中，我们将疏水的聚苯乙烯与亲水的PDMAEMA季铵盐通过π‐π共轭作用分别接在石墨烯的两个面上，以得到一面亲水，一面亲油的Janus石墨烯片。将Janus颗粒与石墨烯的优点相结合，Janus石墨烯片层同时具有两亲性、导电性、柔韧性、高强度等优异性能，应用前景广泛。

主权项

1.本发明提供一种Janus石墨烯片层的合成方法，其特征在于它的具体方案步骤有：1）.本实验采用改进的hummers方法制备氧化石墨：取少量石墨鳞片置于三口烧瓶中，冰浴冷却下加入浓硫酸：发烟硝酸=2:1，搅拌使溶液分散。将一定量的KClO₃分四批加入溶液中，每隔十分钟加一次，可以观察到三口瓶中产生黄色气体，即产生了ClO₂气体。注意每次应缓慢加入KClO₃防止反应激烈爆炸。然后使反应在冰浴下反应五天。将反应液稀释，离心去除酸液，再用蒸馏水洗至滤液呈中性。所得到的氧化石墨倒入烧杯中通风干燥过夜。然后对氧化石墨进行真空干燥，干燥一周后待用。2）.石墨烯的制备以上所得到的氧化石墨在升温至950℃的马弗炉中灼烧30秒，使氧化石墨发生剧烈的体积膨胀。将其置于70%的乙醇水溶液中，超声分散12小时，之后离心除去溶剂，再用CH₂Cl₂对石墨烯离心洗涤多次。将石墨烯收集于烧杯中，通风，除去溶剂，得到黑色块状石墨烯，最后置于真空干燥箱中40℃干燥待用。3）.PS-GO的制备称取PS球加入50ml圆底烧瓶，冰水浴在中用乙醇分散，将1-芘丁酸溶于乙醇中，逐滴滴入PS分散液中，冰浴2小时，40℃下反应三天。离心除去未反应的1-芘丁酸，用乙醇反复洗涤沉淀，抽真空干燥。将PS-Pyrene溶于乙醇中，然后将石墨烯溶于乙醇中，置于烧杯中搅拌，将PS-Pyrene溶液逐滴滴加到石墨烯溶液中。离心除去未接枝的石墨烯，反复洗涤沉淀，用TEM、IR及XPS对其进行结构表征。4）.PS-GO-PDMAEMA的制备将PDMAEMA季铵盐溶于高纯水中，再将PS-GO溶于50ml高纯水中，搅拌，室温下反应一天。离心除去未反应的PDMAEMA季铵盐，洗涤沉淀。