在表面活性剂中通过超声处理剥离层状材料制造技术

本文公开了剥离层状材料以形成剥离的材料的方法，其中将所述层状材料在表面活性剂溶液中超声处理足够的时间以形成所述剥离的材料。在超声处理过程中将该溶液中表面活性剂始终保持足以在层状材料的表面上形成完整单层并在该溶液中形成剥离的材料的浓度，或者始终保持足以使层状材料和剥离的材料在空间上稳定而不聚集的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本文公开了剥离层状材料以形成剥离的材料的方法，其中将所述层状材料在表面活性剂溶液中超声处理足够的时间以形成所述剥离的材料。在超声处理过程中将该溶液中表面活性剂始终保持足以在层状材料的表面上形成完整单层并在该溶液中形成剥离的材料的浓度，或者始终保持足以使层状材料和剥离的材料在空间上稳定而不聚集的浓度。【专利说明】在表面活性剂中通过超声处理剥离层状材料
本专利技术涉及制备剥离的材料的悬浮液的方法以及通过这种方法制备的悬浮液。优先权本申请要求申请号为AU2011902876的澳大利亚临时申请的优先权，通过引用将其全部内容并入本申请。背景纳米颗粒及其悬浮液有相当大的商业利润。尤其由于石墨烯(graphene)的相关电学性质、热学性质和机械性能，使其非常具有前景。石墨烯包含延伸的碳环芳香族网片层并且可以被认为是可剥离的石墨。然而由于使用传统技术生产的石墨烯的量相对较小，限制了石墨烯的商业应用方面的用途。甚至石墨烯片层在悬浮液中也具有很强地聚集趋势。这个问题随悬浮液中石墨烯浓度的提高而严重。其它由片晶或片层组成的诸如滑石、粘土的材料存在相似的问题。可以通过使用表面活性剂阻止悬浮液中片晶或片层的聚集。然而，很多表面活性剂可以从所剥离的片层表面解吸，这导致了聚集并可能导致悬浮液不稳定。此外，如果所剥离的片层被干燥，那么由于再聚集，再悬浮通常很困难。再悬浮的材料可能需要声波处理以重新剥离该材料。 本专利技术的目的本专利技术的目的是基本上克服或至少改善以上缺点的一个或多个。概述本专利技术第一方面提供了剥离层状材料以形成剥离的材料的方法，所述方法包括将所述层状材料在表面活性剂溶液中超声处理足够时间以形成所述剥离的材料。在超声处理过程中将的，应当保持溶液中表面活性剂始终的浓度保持足以在层状材料的表面上形成完整单层和并在溶液中形成剥离的材料的浓度，或者始终保持足以使层状材料和剥离的材料在空间上稳定而不聚集的浓度。在某些情况下，单体(monomer)为单体的。在这些情况下，方法可以包括连续添加表面活性剂从而保持足够的浓度。在其它情况下，表面活性剂为聚合物的。在这种情况下，该方法可以包括连续地或间歇地加入表面活性剂从而保持足够的浓度或者它可以包括在超声处理前加入足够的表面活性剂从而在超声处理过程中将溶液中表面活性剂始终保持足以在层状材料的表面上形成完整单层并在溶液中形成剥尚的材料的浓度，或者始终保持足以使层状材料和剥离的材料在空间上稳定而不聚集的浓度。随后的选项可以单独地或者以任何适当的组合与第一方面一起使用。表面活性剂可以为聚合物的。表面活性剂可以为非离子表面活性剂。它可以为环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物。其d y/dc值可以小于约ONnT1.mo 1-1.L，或者为约-0.1至约-δΝm-1.moF1.L。d y /dc可以在进行剥离的水或某种其它溶剂中测定。在超声处理过程中，溶液中表面活性剂的浓度可以始终足以在层状材料的表面上形成完整单层并在溶液中形成剥离的材料，或者始终足以使层状材料和剥离的材料在空间上稳定而不聚集。在某些实施方案中，在超声处理前溶液中表面活性剂的浓度足以在所述溶液中在形成自所述层状材料的所述剥离的材料的表面上形成完整单层，或者足以使层状材料和剥离的材料在空间上稳定而不聚集。或者(或另外)可以将表面活性剂在超声处理过程中以足够的速率加入，以便在超声处理过程中溶液中表面活性剂的浓度，始终足以在层状材料的表面上形成完整单层并在溶液中形成剥离的材料，或者足以使层状材料和剥离的材料在空间上稳定而不聚集。在超声处理过程中，表面活性剂的浓度和性质始终使得溶液的表面张力与溶液和剥离的材料的界面张力接近相同。溶液可以是水性溶液。其中可以不含有机共溶剂，或在某些实例中，其可以含有一种或多种有机(例如乙醇的)共溶剂。层状材料可以为石墨。在这个实例中，剥离的材料可以为石墨烯。该方法可以额外地包括具有剥离的材料的溶液干燥。其还可以包括使剥离的材料在溶剂中再悬浮。在本文语境中，“干燥”是指通常通过蒸发从溶液中将挥发性物质尤其是溶剂去除。在实施方案中，提供了剥离层状材料(例如石墨)以形成剥离的材料的方法(在层状材料为石墨的情况下，剥离的材料将为石墨烯)，所述方法包括将所述层状材料在表面活性剂的水性溶液中超声处理足够时间以形成所述剥离的材料，所述表面活性剂为环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物，其中在超声处理过程中，溶液中表面活性剂的浓度始终足以在层状材料的表面上形成完整单层并在溶液中形成剥离的材料。在本专利技术的第二方面中，提供了在表面活性剂的溶液中的剥离的材料的悬浮液，该表面活性剂任选地为聚合物表面活性剂。悬浮液可以使剥离的材料不产生再聚集，或者可以使固体在至少约3个月或至少约I年内不产生分离。在本专利技术的第三方面中，提供了干燥的剥离的材料，所述剥离的材料的表面基本上完全由表面活性剂覆盖，该表面活性剂任选地为聚合物表面活性剂。剥离的材料可以悬浮在液体中而且剥离的材料基本不会聚集。不经超声处理其在液体中可以为可悬浮的，而剥离的材料基本不会聚集。在第二方面的悬浮液或第三方面的干燥的剥离的材料中，表面活性剂可以为非离子表面活性剂。它可以为环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物。其cU/dc值可以小于约O。剥离的材料可以为石墨烯。在本专利技术的第四方面中，提供了表面活性剂在剥离层状材料以形成剥离的材料中的用途，其中表面活性剂任选为聚合物表面活性剂，剥离例如超声处理促进的剥离。可以以足以在层状材料的表面上形成完整单层和在溶液中形成剥离的材料的量来使用表面活性剂。其可以为足以使层状材料和剥离的材料在空间上稳定而不聚集的量。其浓度可以为每Hi2剥离的材料约0.5至约5mg表面活性剂。表面活性剂可以为非离子表面活性剂。它可以为环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物。其d Y /dc值可以小于约O。层状材料可以为石墨。在这个实例中，剥离的材料可以为石墨烯。【专利附图】【附图说明】现仅以示例的方式参照附图来描述本专利技术的实施方案，其中:图1示出了石墨剥离后的石墨烯粒径分布，使用溶液浓度为0.6mM的CTBA(十六烷基三甲基溴化铵)作为表面活性剂并且初始石墨浓度为l%w/w。所剥离的悬浮液以1500g离心5分钟:(a)置于云母表面上的石墨烯片的非接触模式下的原子力显微镜图，(b)石墨烯和颗粒的高度变化以及(C)石墨烯粒径分布。图2图示出了使用不同表面活性剂时石墨烯的产率。表面活性剂浓度取决于依调节表面张力所需的最佳值而变。图3图示出了随超声处理剥离时间而变的悬浮液的表面张力和所生产的石墨烯的产率。使用CTBA作为表面活性剂。图4 图示出了随 F108Pluronic ?表面活性剂(泊洛沙姆 338 =HO(C2H4O) 141 (C3H6O)44(C2H4O)141H)的加入而变的所生产的石墨烯的产率。测量表面张力后加入适量的表面活性剂以将表面张力降低至用于剥离的最佳范围。图5示出了通过(a)拉曼光谱、(b) TEM、(c)电子衍射和(d) UV-Vis分光光度法对所剥离WS2颗粒的表征。图6示出了通过(a) TEM和(b)电子衍射对所剥离滑石颗粒的表征。详细说明`本专利技术的方法能够生产高度浓缩的稳定的石墨烯以及其它剥离的矿物的悬浮液。该方法可以应用于任何合适的层状材料，例如石墨、辉本文档来自技高网...

【技术保护点】
剥离层状材料以形成剥离的材料的方法，所述方法包括将所述层状材料在表面活性剂的溶液中超声处理足够的时间以形成所述剥离的材料，其中在所述超声处理过程中将所述溶液中所述表面活性剂始终保持足以在所述层状材料的表面上形成完整单层并在所述溶液中形成剥离的材料的浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：申农·诺特利，
申请(专利权)人：澳大利亚国立大学，
类型：
国别省市：