氧化石墨烯的制备、结构控制与应用

石墨烯具有卓越的力学、电学、热学和阻隔性能,但疏水性、生物不相容性等缺点限制了其在诸多方面的应用。氧化石墨烯(GO)为石墨烯的衍生物,是一种新型的碳材料,边缘处具有羧酸官能团并且其表面含有羟基和环氧基团,具有良好的分散性、双亲性、生物相容性等性能,被视当代最具有发展前景的碳材料之一。本文简述了氧化石墨烯的结构模型、制备方法和官能团可控氧化石墨烯的制备,介绍了氧化石墨烯的性能和的应用进展,分析了氧化石墨烯在制备和应用方面的一些不足。最后,阐述了石墨烯未来面临的挑战以及潜在的发展前景。

氧化石墨烯催化果糖-氯化胆碱低共熔物脱水制5-羟甲基糠醛

研究了氧化石墨烯(GO)催化果糖-氯化胆碱低共熔物脱水制取5-羟甲基糠醛(5-HMF)的反应过程。采用改进的Hummers法制备GO,通过FT-IR、XRD和SEM等手段对GO结构进行了表征。考察了原料量、催化剂量、反应温度和时间等对5-HMF产物收率的影响。结果表明:果糖与氯化胆碱形成低共熔溶剂提高了果糖与GO的接触效率,脱水速率显著提高;在温度110℃,反应时间4h,GO与果糖质量比为1∶50的条件下,5-HMF液相色谱收率达到74. 5%,几乎没有检测到副产物。GO分子中的羧基基团担负着果糖的脱水过程。GO循环使用六次,仍具有较好的催化效果,5-HMF收率基本不变,说明GO重复使用性能良好。

氯化胆碱-尿素低共熔溶剂公斤级放大制备研究

研究了氯化胆碱-尿素低共熔溶剂DES的公斤级放大制备规律。考察了物料配比、反应时间及反应温度对最终产品DES理化性质的影响,分别测定了合成过程中DES折光率、电导率和粘度等性质指标的变化,并通过FT-IR红外光谱分析了DES产品可能的化学结构。实验结果表明,在氯化胆碱与尿素的比例为1∶1时,不能生成DES;氯化胆碱与尿素比例为1∶1.5和1∶2时,均可生成DES;在比例为1∶2的条件下,60℃时不能生成DES,70、80和90℃时均可生成DES,且生成DES的时间随温度的升高而缩短。当DES折光率达到0.6时,其性质趋于稳定,可认为形成了结构稳定的DES。此外还发现,原料和产品中的水含量对DES产品的理化性质有一定程度的影响。本研究澄清了文献报道的DES理化性质存在差异的原因,为工业化放大生产氯化胆碱-尿素DES提供了基础数据。