[發明專利]一種基于聚吡咯與氧化石墨烯的海綿結構材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210066436.1
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102604147A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 李亮;張強;鄭華明;夏克強;喻湘華;鄢國平
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08L79/04;C08K9/00;C08K3/04;C08G73/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及一類基于聚吡咯與氧化石墨烯的海綿結構材料的制備方法，可用于導電材料、吸水材料等領域。

背景技術

常見的高分子材料如聚乙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯、環氧樹脂、尼龍等被認為是電絕緣材料。但自從上世紀七十年代發現導電能力的聚乙炔后，經過四十多年的發展，導電高分子材料已成為一個新興的多學科交叉的研究領域。導電高分子材料具有特殊的結構和優異的物理化學性，使其在電子顯示、光電子器件、傳感器、電磁屏蔽和金屬防腐等領域有著廣泛、誘人的應用前景。制備性能優良的導電高分子材料具有及其重要的理論意義與實用價值。如何實現導電高分子材料的自組裝是一項具有挑戰性的任務。

石墨烯是一種新型二維納米材料，它以天然石墨為原料，可大量生產，價格低廉。而且它具有長程共軛結構，優良的熱學、力學、電學性能。但是與碳60和碳納米管一樣，石墨烯容易在溶液中與固體狀態下聚集，從而限制了石墨烯的應用。而氧化石墨烯表面含有大量的羥基、羧基和羰基等含氧官能團，可以較好的溶解分散在水或有機溶劑中，減少片與片之間的聚集，有利于其均勻分散及成型加工。將綜合性能優異的二維納米結構的氧化石墨烯分散在高分子中，可提高復合材料的力學等性能，有望在應用在電子、機械、航空、航天等領域。

研究發現，將導電高分子材料與石墨烯復合后得到的材料，可以較好的改善石墨烯的分散性，既具有導電高分子材料的光電性能，又具有高的力學性能。目前導電高分子與石墨烯復合材料的合成方法大體可分為化學方法和電化學方法。與常規制備復合材料的共混方法相比，化學共聚法可以利用導電高分子的共軛結構與石墨烯長程共軛結構，實現導電高分子與石墨烯在微觀層次上緊密結合。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于聚吡咯與氧化石墨烯的海綿結構材料的制備方法，該方法反應條件溫和，工藝簡單，生產成本低。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：一種基于聚吡咯與氧化石墨烯的海綿結構材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟：

1)將氧化石墨烯、染料與吡咯單體分別加入去離子水中，得到溶液A，溶液A中氧化石墨烯的質量百分比濃度為0.2-1wt％，染料的濃度為0.05-0.15mol/L，吡咯單體的濃度為0.05-0.5mol/L；

2)向10-20mL的溶液A中加入15-30mL的含有氧化劑的水溶液，含有氧化劑的水溶液的濃度為0.1-1mol/L，攪拌2-5分鐘，然后在0-20℃下靜置24-36小時，得到生成有沉淀的混合物；

3)將生成有沉淀的混合物過濾(除去濾液，留下沉淀物)，沉淀物用甲醇、稀酸、蒸餾水各洗滌3次，然后在室溫下真空干燥24小時，即得到基于聚吡咯與氧化石墨烯的海綿結構材料。

所述氧化石墨烯按照文獻報道(Adv.Funct.Mater.2009，19，2297-2302)的方法制備。

所述染料為甲基橙、酸性大紅G或直接紅31。

所述氧化劑為氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵或過硫酸銨。

所述稀酸為稀鹽酸、稀醋酸或稀硫酸。

上述基于聚吡咯與氧化石墨烯的海綿結構材料具有與海綿類似的疏松綿軟的結構，該材料在導電材料、吸水材料等領域具有重要的應用前景。

本發明的有益效果是：1)在制備方法上，將聚吡咯的自組裝與氧化石墨烯的復合相結合，一步法得到了具有海綿結構的基于聚吡咯與氧化石墨烯的海綿結構材料；2)本發明反應條件溫和，工藝簡單，大規模生產成本低，并可控制復合材料中各組分含量，在吸水材料、導電材料等領域有較好的應用前景。

附圖說明

圖1是實施例1基于聚吡咯與氧化石墨烯的海綿結構材料的掃描電鏡照片。

具體實施方式

為了更好的理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。

實施例1：

1)按照文獻報道的方法制備氧化石墨烯(Adv.Funct.Mater.2009，19，2297-2302)；

2)將氧化石墨烯、直接紅31與吡咯單體分別加入去離子水中，得到溶液A，溶液A中氧化石墨烯的質量百分比濃度為0.2wt％，直接紅31的濃度為0.05mol/L，吡咯單體的濃度為0.05mol/L；

3)向10mL的溶液A中加入20mL的0.1mol/L氯化鐵溶液，攪拌2分鐘，然后在0℃下靜置24小時；

4)將生成的沉淀過濾，用甲醇、稀鹽酸、蒸餾水各洗滌3次，然后在室溫下真空干燥24小時，即得到基于聚吡咯與氧化石墨烯的海綿結構材料。