[發(fā)明專利]氟化氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料、其制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010608410.6
• 申請日: 2010-12-24
• 公開（公告）號: CN102558770A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周明杰;劉大喜;王要兵
• 申請（專利權(quán)）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司
• 主分類號: C08L65/00
• 分類號: C08L65/00;C08K9/02;C08K3/04;C08G61/12;H01G9/042;H01M4/60
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電極材料，尤其涉及一種氟化氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料、其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

自從英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈·K·海姆(Andre?K.Geim)等在2004年制備出石墨烯材料之后，石墨烯由于其獨特的結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)受到了人們的廣泛重視。石墨烯被譽為材料科學(xué)與凝聚態(tài)物理領(lǐng)域正在升起的“新星”，其所具有的許多新穎而獨特的性質(zhì)與潛在的應(yīng)用正吸引了諸多科技工作者。

單層石墨烯具有大的比表面積，優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和低的熱膨脹系數(shù)。如：1.高強度，楊氏摩爾量，(1,100GPa)，斷裂強度：(125GPa)；2.高熱導(dǎo)率，(5,000W/mK)；3.高導(dǎo)電性、載流子傳輸率，(200,000cm²/V*s)；4.高的比表面積，(理論計算值：2,630m²/g)。尤其是高導(dǎo)電性質(zhì)、大的比表面性質(zhì)和單分子層二維的納米尺度的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，石墨烯可在超級電容器和鋰離子電池中用作電極材料。

另外，從中國專利CN101367516A中可知，楊全紅等在真空度0.01Pa～10kPa下，將氧化石墨以5～50℃/min的升溫速率升溫到150～600℃進行高真空熱處理，維持恒溫0.5～20h，氧化石墨體積迅速膨脹，得到比表面積200～800m²/g，電化學(xué)比容量50～200F/g的氧化石墨烯材料。一般而言，氧化石墨烯中由于含有-C-OH、-C-O-C，甚至-COOH等基團，從而表現(xiàn)出較強的極性。干燥的氧化石墨烯在空氣中的穩(wěn)定性較差，很容易吸潮而形成水化氧化石墨烯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)中氟化氧化石墨烯作為電極材料的缺陷，提供一種性能更加優(yōu)良的氟化氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料。

本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題在于，還提供一種氟化氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明進一步要解決的技術(shù)問題在于，還提供上述氟化氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料在制備電極中的應(yīng)用。

為達成上述目的，依據(jù)本發(fā)明一方面，提供一種氟化氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料，包括氟化氧化石墨烯和沉積在所述氟化氧化石墨烯表面的聚3-(4-氟苯基)噻吩。

本發(fā)明所述的氟化氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料中，優(yōu)選地，所述氟化氧化石墨烯由以下質(zhì)量百分比的元素構(gòu)成：

C?50～70％

F?0～50％

O?0～40％

H?0～3％，

其中，F(xiàn)、O和H的含量均不為0。

為達成上述目的，依據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種氟化氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

①將氟化氧化石墨烯加入分散劑中超聲分散，形成濃度為0.2～2g/L的懸浮液；

②在上述懸浮液中加入氧化劑，并超聲分散，其中，氟化氧化石墨烯與氧化劑的質(zhì)量比為1∶5～1∶50；

③在攪拌條件下向步驟②的混合液中加入3-(4-氟苯基)噻吩的分散劑溶液，并繼續(xù)攪拌，其中，氟化氧化石墨烯與3-(4-氟苯基)噻吩的質(zhì)量比為1∶0.5～1∶15；

④過濾步驟③的混合液得到產(chǎn)物，洗滌，真空干燥，即得氟化氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料。

本發(fā)明所述的氟化氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料的制備方法，優(yōu)選地，所述氟化氧化石墨烯的制備方法為：將質(zhì)量比為2∶1∶1的石墨粉、過硫酸鉀和五氧化二磷加入70～90℃的濃硫酸中，攪拌、冷卻、洗滌、干燥，將干燥產(chǎn)物加入0～20℃的濃硫酸中，并加入石墨粉3倍質(zhì)量的高錳酸鉀，保持混合物溫度在20℃以下，之后30～40℃油浴1.5～3h，加入含有雙氧水的去離子水，抽濾、洗滌、超聲分散、再次抽濾、干燥，得氧化石墨烯，再與氟氣于20～200℃下反應(yīng)0.5～24h，即得氟化氧化石墨烯。

本發(fā)明所述的氟化氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料的制備方法，優(yōu)選地，所述分散劑為氯仿、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、四氯化碳中的至少一種。

本發(fā)明所述的氟化氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料的制備方法，優(yōu)選地，所述氧化劑為FeCl₃、(NH₄)₂S₂O₈、K₂S₂O₈、KMnO₄、K₂Cr₂O₇中的至少一種。