【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储氢材料的，尤其涉及一种层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺及其产品和在吸附储氢中的应用。
技术介绍
1、石墨烯是一种二维的、单原子厚的sp2杂化碳原子层，呈蜂窝状排列，其具有很高的比表面积(2630m2/g)、机械强度和热/化学稳定性，且因拥有π电子体系而具有相对较高的极化率，理论上是一种良好的氢吸附剂。但必须承认，当前工艺水平还无法实现高质量单层石墨烯的规模化制备，实际使用的多是约几个原子层厚的少层石墨烯。石墨烯片的堆叠将导致h2分子的可及表面积急剧减少，极大阻碍h2分子在层间的吸附。此外，弱的范德华相互作用力进一步限制了石墨烯的吸附储氢能力。
2、对此，石墨的结构工程被广泛研究，以充分暴露表面吸附活性位点来增强氢吸附能力。例如，在使用少层石墨烯作为吸附剂的情况下，通过在石墨烯片层间引入各种类型的“间隔剂”如含氧基团、富勒烯或碳纳米管，可以有效扩大层间距离，提高石墨烯内层平面的可及性，从而提高氢吸附量。除了结构设计，研究者们还致力于通过金属修饰或/和杂原子掺杂等化学改性手段来提高石墨烯表面的氢结合能。例如，n或f元素掺杂由于其强供电子能力或高电负性，将极大改变石墨烯平面的电荷分布，增强对吸附气体分子的极化能力，进而导致氢结合能和吸附能力的提高(langmuir,2012,28:7826–33；j am chem soc,2009,131:17732–3)。
3、利用结构设计和化学改性的协同作用是近年来石墨烯吸附储氢的研究热点。基于石墨烯结构形式和化学组成的多样性，存在许多协
4、因此，迫切需要开发灵活简便的方法以实现具有先进结构和功能的石墨烯基储氢材料的一步高效制备。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术公开了一种一步法制备层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的工艺，制备工艺简便灵活，反应条件温和，但却可以高效改善石墨烯材料的可逆氢吸附能力，有望实现工业化生产。
2、具体技术方案如下：
3、一种层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，包括如下步骤：
4、将氧化石墨、插层改性剂、反应介质混合均匀后得到混合液；将所述混合液转移至反应釜中，经一步溶剂热反应后得到所述氟功能化插层石墨烯材料；
5、所述插层改性剂选自全氟化刚性对称有机分子。
6、本专利技术采用特殊结构的插层改性剂，仅通过一步溶剂热反应在对石墨烯进行插层同时实现功能化。
7、经试验发现，全氟化刚性对称有机分子即可以保证“插层”的一致性和稳定性，避免不均匀插层现象和后续结构坍塌；对称骨架结构还有利于提高插层反应效率。对比发现，若采用柔性的1,6-二氨基己烷作为插层改性剂时会导致插层结构不均匀，层间距变化较大；而若采用不对称的1,2-二氨基四氟苯作为插层改性剂，插层效率低，甚至不如不加入任何插层剂而仅进行溶剂热反应的效率。
8、优选的，所述插层改性剂选自1,4-二氨基四氟苯和/或4,4'-二氨基八氟联苯；进一步优选为4,4'-二氨基八氟联苯。
9、经试验发现，采用4,4'-二氨基八氟联苯作为插层改性剂时，插层效率更高，最终制备的氟功能化插层石墨烯材料的氢吸附能力更高。
10、优选的，所述反应介质选自n,n-二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇中的一种或多种；进一步优选为n,n-二甲基甲酰胺。
11、优选的，氧化石墨与插层改性剂的质量比为1：(2～4)；进一步优选为1:3。
12、优选的，所述混合液中氧化石墨的质量体积比为(2.5～4.0)g/l；进一步优选为3.3g/l。
13、具体制备时，可先将氧化石墨均匀分散于反应介质中，再加入插层改性剂进行均匀分散。
14、所述分散可以选自本领域常规技术手段，如超声分散处理。
15、优选的，所述一步溶剂热反应的温度为90～130℃，时间为12～36h。
16、一步溶剂热反应后的产物还需进行后处理；所述后处理包括分离、洗涤和干燥。
17、本专利技术还公开了根据上述工艺制备的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料，层间距为优选为
18、本专利技术还公开了所述层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料在吸附储氢中的应用。经吸附条件为：吸附温度77k，吸附压力0～6mpa h2下的测试，本专利技术制备的氟功能化插层石墨烯材料具有较高的吸氢量，最高可达0.86wt％。
19、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
20、本专利技术公开的一步法制备工艺，制备方法简便灵活，通过在温和条件下的一步溶剂热反应即可实现石墨烯层间距的调控以及功能元素的引入。
21、本专利技术的制备工艺以氧化石墨为原料，由于工艺的简化，减少了原料的损耗，提高了产率；本专利技术的制备工艺还筛选了特殊的插层改性剂，不仅有利于提高插层反应效率，保证“插层”的一致性和稳定性，避免不均匀插层现象和后续结构坍塌；同时还能实现高效f掺杂。
22、本专利技术制备得到的氟功能化插层石墨烯材料层间距可调，具有较高的吸氢量，有望在吸附储氢中获得广泛应用。
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1.一种层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，其特征在于，所述插层改性剂选自1,4-二氨基四氟苯和/或4,4'-二氨基八氟联苯。
3.根据权利要求1所述的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，其特征在于，所述反应介质选自N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，其特征在于，氧化石墨与插层改性剂的质量比为1：(2～4)。
5.根据权利要求1所述的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，其特征在于，所述混合液中氧化石墨的质量体积比为(2.5～4.0)g/L。
6.根据权利要求1所述的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，其特征在于，所述一步溶剂热反应的温度为90～130℃，时间为12～36h。
7.根据权利要求1所述的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，其特征
8.根据权利要求1～7任一项所述的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，其特征在于，所述插层改性剂选自4,4'-二氨基八氟联苯。
9.一种根据权利要求1～8任一项所述的工艺制备的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料。
10.一种根据权利要求9所述的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料在吸附储氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，其特征在于，所述插层改性剂选自1,4-二氨基四氟苯和/或4,4'-二氨基八氟联苯。
3.根据权利要求1所述的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，其特征在于，所述反应介质选自n,n-二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，其特征在于，氧化石墨与插层改性剂的质量比为1：(2～4)。
5.根据权利要求1所述的层间距可调的氟功能化插层石墨烯材料的一步法制备工艺，其特征在于，所述混合液中氧化石墨的...
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