二氨基链烷烃嵌入及缝合氧化鳞片石墨.docVIP

二氨基链烷烃嵌入和缝合氧化石墨化学工程部，普林斯顿大学，普林斯顿，新泽西08544收2007年月7日氧化石墨的反应，H2N ( CH2)nNH2 ( n ＝ 4-10)，研究了其链长和石墨层间距。( CH2)4到（CH2）层间距0.8调控到1.0 nm不等。以X射线衍射和红外光谱确认，CH伸一种状态，来自的一种重要的。显示这些“缝合”系统沿着c方向扩展，。最后，石墨的反应，时( 72 h )，发现石墨氧化物到一种混乱石墨的结构。层材料的长廊间距中有机分子的些简单的反应来修正允许派生物化学和物理化学的特点的。这种方法的适用性的一个例子聚合物与粘土的建，其中在聚合物矩阵之内的无机的的机械，热的有一种的影响固定地亲水的的通过离子交换反应提高聚合物的表面兼容性，改进他们的。他们能导致架桥柱有潜在的催化，选择吸附性，分子的以来，最近许多注意已被集中于试剂的。依赖于主和的性质，和缝合能由三种方法： (i)和的离子之间的离子交换； ( ii )试剂反应和主的片状剥落； 同时( iii )，化学在一端一个分子另一端上经历一个不同的反应。架桥的系统的值得注意的例子包括---锆磷酸盐,架桥( 3- ) 三甲氧基硅烷或者铁氧化物胶岭石( MMT )粘土架桥酸或者聚乙烯和石墨 ()柱一种试剂的，然而，，也能采取单一范围构造，不保证架桥在其中分子的一端仅仅作出反应，或者一种回路构造，在其中每一末端与同样的层相互作用。，石墨的一种富氧派生物，通过一尺寸扩展沿着其c轴的能力的一层材料。自从1850s,第一合成以来曾经一种光技术特征建立解释其化学成份和反应的一个结构模型。虽然其化学计算依赖于用于其准备的方法一般可接受的是，它包括非氧化(芳香)的石墨的随机分发的地区以及脂肪族的圆环的地区，在氧包含的功能的组中富，包括环氧和羟基。人们相信，环氧和羟基在上面以及在每一层之下，而酸边界。羟基组占有酸性的质子，允许通过离子交换去，类似于MMT粘土然而，不同于MMT，其富的表面化学也把直接结合的层。以前已小心的考虑和环氧的的化学和的分子的结构大小学习，用评估这些结构中的功能的组的反应的目标，还有控制间层间距和柱石墨材料有趣味和潜在地重要的应用在氢存储的区中。最近的理论上计算表明限制结果应该有一种主要地影响石墨之间的氢存储仿真显示在那里存在最理想的结合充分发挥存储能力的压力和毛孔几何学(间层距离)。进而，化学置换破坏的平面并且创造一个歪曲的表面，这曾经被称作“折迭”或者“变粗糙”。 改变芳香的结合，结合扭曲，而源于歪曲的表面的当地的协调改变，造成的的一个增加。从被扭曲的表面出现的改变的 ，束缚扭曲和地方协调变化的组合,引起 的 的增加。从一蜂窝结构中的52 meV的氢能量缺陷的一个模型系统中的75 meV。石墨必在一种氢存储媒介的压力结构的分层保持石墨干层之间的最理想的分。的工作详尽描述的反应产化学派生物架桥。的大小有系统地变化确定其对间层间距的影响，而构造层结构中的增大实验评估。实验所有材料被作。石墨微粒( 40大小)新泽西Asbury提供。酸( 98% )，酸( 37% )，和酸(烟，90% )购买。氯酸钾，乙醇(试剂等级)，，和从Aldrich获得GO 是从自然薄片石墨( 40ím微粒大小)通过方法。23酸( 160 mL )和酸( 90 mL )被添加到一个底长颈瓶，包含一，并以冰冷却h 。 石墨微粒( 10 )在剧烈的搅拌下添加到酸混合，而20分钟。钾氯酸盐( 110 )慢慢地加超过15分钟，，确保温度没有超过35°C。警告！这个反应结果氯二氧化物气体，这高的。 值得提倡的是为了最大限度地减少爆炸的风险慢慢地完成加温度控。氧化被允许进行96个小时。 ( 10 vol % )重复地洗涤( DI )水大约6 mg/mL. 用单和双官能的胺嵌入石墨氧化物 在一典型的实验中，1,8 ( 600 mg ) 溶解在乙醇( 35 mL )中并且添加到( 200 mg GO，33 mL )中。反应在室温下24个小时或者流( 78°C )。离心离并且1:1的乙醇与水 彻底地洗涤过滤80°C真空条件下最少12小时弄干，再表征。带有的反应CH3(CH2)nNH2—12）或者 H2N ( CH2)nNH2(n=4—10) 要在相同的程序。Ｘ光 ( XRD )式在一个RigakuMiniFlex衍射计上以Cu KR辐射获取。同时的分析( TGA )和有差热法( DSC )实验Nezstch STA449C热分析。分析在氮气氛1°C每分钟的加热率 ( 50 mL流动率)完成。 Fourier转变红外光谱学( FTIR )在ThermoNicolet 6700 分光仪上。，其派生物是彻底地，与溴化混合到最后大约集中0.15 wt %，并且压到小球中。基本的分析由大西洋