本发明涉及一种枝接碳酸根的方法，具体涉及一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法。
背景技术：
石墨烯作为热门二维纳米材料，近年来受到越来越多的关注。其具有优异的力学、电学、热学等特性，在气体吸附、微纳制造、光学催化、复合材料制备、超级电容等方面均有应用。
大气中二氧化碳的直接捕集是控制大气二氧化碳浓度的重要手段，设计、制备新型的二氧化碳捕集材料是实现二氧化碳高效低成本捕集的关键点。纳米多孔材料如氧化石墨烯等具有发达的孔隙结构、表面官能团易于枝接改性等优点，经过特殊处理可以成为优异的二氧化碳吸附材料。
如果以氧化石墨烯为前驱体制备二氧化碳吸附材料，必须在其表面附着有效官能团如碳酸根等。当前常见的的附着方式为物理附着，该附着方式易受液态水影响，附着的碳酸根易被水冲掉。作为吸附材料难以实际应用。
为避免氧化石墨烯表面的碳酸根被水冲洗掉，必须将碳酸根与氧化石墨烯表面化学枝接。但是氧化石墨烯表面的含氧官能团很难与碳酸根反应，无法枝接。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的制备方法，使碳酸根通过化学键与氧化石墨烯连接，大大增强附着稳定性，不会被水冲洗掉。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的方法，包括如下步骤：
步骤一，将石墨采用改性的hummers法制备成氧化石墨烯溶液：首先将天然石墨鳞片与硝酸钠加入一定量的浓硫酸中，冰浴条件下反应2小时；然后加入高锰酸钾冰浴下继续反应2小时；撤去冰浴，将上述反应溶液移入35℃油浴中继续反应1小时；然后向上述反应液中加入去离子水，升温至98℃继续反应30分钟；最后加入双氧水和大量去离子水并搅拌1小时使反应停止。最终产物用稀盐酸和去离子水反复离心洗涤，洗去其中杂质并剥离氧化石墨，得到氧化石墨烯溶液；
步骤二，剧烈搅拌下，往氧化石墨烯溶液中加入乙二胺，在高温油浴条件下，氧化石墨烯的含氧官能团与乙二胺的一个胺根反应，产物记作产物a；
步骤三，在冰浴条件下，采用滴定管向产物a中滴加浓盐酸，浓盐酸与乙二
胺的另一个胺根反应，产物记作产物b；
步骤四，在水浴条件下，向产物b中滴加过量饱和碳酸钠溶液，并剧烈搅拌，
碳酸根取代氯离子与胺根枝接，产物记作产物c；
步骤五，过滤洗涤、烘干产物c即得到表面枝接有碳酸根的氧化石墨烯。
优选的，在步骤一中，天然石墨鳞片、硝酸钠、高锰酸钾的质量比为2:1:6；天然石墨鳞片与浓硫酸比例为1g:26ml；天然石墨鳞片与第一次所加去离子水比例为1g:46ml；天然石墨鳞片与第二次所加去离子水比例为1g:80ml；天然石墨鳞片与双氧水比例为1g:2ml。
优选的，步骤一中，石墨粒径大小为8000目。
优选的，步骤二中，控制氧化石墨烯与乙二胺的物质的量之比为1：1.1，油浴温度控制为95℃，反应时间控制为24小时。
优选的，步骤三中，浓盐酸与乙二胺的物质的量之比为1：1.1，反应控制为2小时。
优选的，步骤四中，水浴温度控制为40℃，饱和碳酸钠与与步骤三种浓盐酸的物质的量之比为1.1:2，反应时间控制为2小时。
优选的，步骤五中，采用50℃真空干燥箱烘干24小时。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)制备方法相对简单，原材料成本低，产物生成率高。
(2)通过乙二胺作为中间“桥梁”，实现碳酸根的枝接，开创了氧化石墨烯官能团改性的新思路。
(3)枝接碳酸根采用化学键连接，相比物理附着方式，稳定性高。
附图说明
图1为对go_eda_co3进行二氧化碳吸附测试的测试结果。
具体实施方式
本实施例涉及一种在氧化石墨烯表面枝接碳酸根的制备方法，包括如下步骤，
步骤一，称取5g天然石墨鳞片与2.5g硝酸钠加入130ml的浓硫酸中，冰浴条件下反应2h；然后加入15g高锰酸钾冰浴下继续反应2h；撤去冰浴，将上述反应溶液移入35℃油浴中继续反应1h；然后向上述反应液中加入去230ml离子水，升温至98℃继续反应30min；最后加入10ml双氧水和400ml去离子水并搅拌1h使反应停止；最终产物用稀盐酸和去离子水反复离心洗涤，洗去其中杂质并剥离氧化石墨，得到氧化石墨烯溶液；
步骤二，取100ml步骤一中制备的氧化石墨烯溶液中，在95℃油浴条件下，剧烈搅拌并加入0.15mol乙二胺，反应持续24h；
步骤三，在冰浴条件下，向步骤二的产物中滴加0.165mol浓盐酸并剧烈搅拌，反应2h；
步骤四，在40℃水浴条件下，向步骤三的产物中滴加0.09mol饱和碳酸钠溶液并剧烈搅拌，反应持续2h；
步骤五，过滤洗涤步骤四的产物，并在50℃真空干燥箱内干燥24h,即可得到表面枝接有碳酸根的氧化石墨烯，记作go_eda_co3。
图1为对go_eda_co3进行二氧化碳吸附测试的测试结果。图中正方形数据点为二氧化碳浓度，三角形数据点为空气湿度。将go_eda_co3吸附二氧化碳饱和后，放入充满空气的密闭空间内。增加空间内湿度，go_eda_co3解吸附二氧化碳，空间内的二氧化碳浓度迅速升高；降低空间内湿度，go_eda_co3吸附二氧化碳浓度，空间内二氧化碳浓度迅速降低。重复该过程多次，可以发现go_eda_co3的二氧化碳吸附性能及再生性能并没有衰减。
以上对本发明的具体实施例进行了描述，需要指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该为本发明的保护范围。