[發明專利]石墨烯/聚希夫堿聚合物復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210177052.7
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102702740A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 牛海軍;馬麗娜;才繼偉;孫巖
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: C08L79/02
• 分類號: C08L79/02;C08K9/04;C08K9/02;C08K3/04;C08G73/02;C09K9/02;C09K11/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及聚希夫堿復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

芳香性共軛聚希夫堿具有光學非線性，電致變色、酸致變色，光致變色形為，同時希夫堿聚合物具有好的機械性能、熱穩定性和電子導電性、非線性光學性質和許多其它性能，可望用在光存儲、光記憶、光學運算、光限幅激光防護上引起了許多學者的興趣。但是現有的聚希夫堿仍然存在導電性差，變色速率慢和效率較低的問題，有待進一步研究提高。

發明內容

本發明是要解決現有的聚希夫堿的導電性差、變色速率慢和效率較低的問題，而提供石墨烯/聚希夫堿聚合物復合材料及其制備方法和應用。

本發明的石墨烯/聚希夫堿聚合物復合材料的結構表示式為：

其中n＝1～100且n取整數；R₁為其中R′為H或-CH₃，m＝1～8，R″為(CH₂)pCH₃，p為0～8。

本發明的石墨烯/聚希夫堿聚合物復合材料的制備方法按以下步驟進行：

一、采用Hummers法將石墨制成氧化石墨；

二、再將氧化石墨用水合肼還原成石墨烯；

三、稱取聚希夫堿、步驟二制備的石墨烯和肌氨酸并加入到無水N，N′-二甲基甲酰胺中，超聲處理20min～30min，然后在N₂保護下，升溫至149～156℃回流攪拌4～10天，反應結束過濾，將得到的固相物用甲醇洗滌干凈，然后放在溫度為60～70℃并用N₂保護的烘箱中干燥燥10h～48h，得到石墨烯/聚希夫堿聚合物復合材料；

其中步驟三中石墨烯與聚希夫堿的質量比是(0.5～1)∶1，肌氨酸與聚希夫堿的質量比為1∶(3～5)，聚希夫堿的質量與N，N′-二甲基甲酰胺的體積的比為1g∶(20～50)mL。

步驟一中采用Hummers法將石墨制成氧化石墨的具體步驟為：

A、分別稱取質量百分濃度為98％的濃硫酸、石墨粉、硝酸鈉、高錳酸鉀和蒸餾水，其中石墨粉質量與質量百分濃度為98％的濃硫酸的體積的比為1g∶(20～50)mL、石墨粉與硝酸鈉的質量比為1∶(0.2～1.5)、石墨粉與高錳酸鉀的質量比為1∶(4～7)、石墨粉的質量與蒸餾水體積的比為1g∶(20～30)mL；

B、將步驟一稱取的石墨粉和硝酸鈉混合均勻，得到混合物；將步驟一稱取的質量百分濃度為98％的濃硫酸加入反應容器中，再把反應容器放在冰水浴中，在攪拌條件下將混合物加入到反應容器中，再將步驟一稱取的高錳酸鉀分5～6次加入到反應容器中，控制反應溫度不超過10～15℃，攪拌反應2～4h；然后升溫至35℃～40℃，繼續攪拌3h；

C、將步驟一稱取的蒸餾水加入反應容器中，繼續攪拌30min～40min；

D、向反應容器中加入雙氧水至溶液的顏色由紫紅色變成亮黃色為止；

E、將反應容器中的固液混合物離心分離，再將得到的固相物先用濃度為1mol/L?HCl溶液洗滌，再用去離子水洗滌至無硫酸根為止，再在溫度為60～70℃的真空干燥箱中干燥1h～10天，得到氧化石墨。

步驟二中氧化石墨用水合肼還原成石墨烯的具體步驟如下：

A、稱取氧化石墨、水和水合肼，其中氧化石墨的質量與水的體積的比為1g∶(1000～1500)L、氧化石墨的質量與水合肼的體積的比為1g∶(10～30)mL；

B、將步驟一稱取的氧化石墨加入到步驟一稱取的水中，得到懸浮液，再將懸浮液在功率為500W的條件下超聲分散1～5h，得到穩定的分散液；

C、將步驟B得到的穩定的分散液升溫至70～80℃，逐滴加入水合肼，滴加完畢后，在溫度為80～90℃的條件下攪拌10h～36h，然后過濾，將得到的固相物先用甲醇洗滌、再用水洗滌，再放在溫度為60～70℃的真空干燥箱中干燥1～5天，得到石墨烯。

步驟三中的聚希夫堿的結構式為：

n＝1～100且n取整數；其中R₁為其中R′為H或-CH₃，m＝1～8，R″為(CH₂)pCH₃，p為0～8。

本發明的石墨烯/聚希夫堿聚合物復合材料的應用是作為光電材料和檢測傳感器件的應用。

本發明的石墨烯/聚希夫堿聚合物復合材料的應用是在制作電致變色顯示器件中的應用。