[發明專利]聚1,5-二氨基蒽醌修飾石墨烯納米復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210456168.4
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN103803531A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 汪元元;張春明;王丹;吳曉燕;何丹農
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04;B82Y30/00
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所 31121
• 代理人: 唐莉莎

技術領域

本發明涉及一種納米復合材料的制備方法，特別是涉及一種聚1,5-二氨基蒽醌修飾石墨烯納米復合材料的制備方法，屬于材料領域。

背景技術

聚1,5-二氨基蒽醌是一種具有多功能團的共軛高分子，具有梯形共軛稠環、氨基、苯醌基等官能團，具有良好的電化學活性、微波吸收特性，生物催化活性等優良性能。聚1,5-二氨基蒽醌分子中的導電聚苯胺骨架和醌氧化還原活性基團使得其作為鋰離子電池正極材料具有較高的理論能量密度（徐國祥,?其魯,　聞雷,?劉國強,?慈云祥.?聚1,5-二氨基蒽醌二次鋰電池正極材料研究.?高分子學報.?6?(2006)?795）。

2004年,?Novoselov和Geim發現一種單層原子組成兩維結構的炭的同素異形體——石墨烯，其獨特的性能引起人們的廣泛關注，在以石墨烯為基體合成的多種雜化材料在能量存儲、傳感器等領域顯示出廣闊的應用前景。最初發現者Novoselov和Geim用機械剝離法制得石墨烯，但產率很低。目前通常用化學還原或熱還原氧化石墨烯的方法來大量制備石墨烯。另外，由于石墨烯納米片不溶于水和有機溶劑，若分別制得石墨烯和聚合物納米顆粒再進行復合，會產生較嚴重的聚集分相，難以得到納米尺度均勻分散的納米復合材料。目前聚1,5-二氨基蒽醌修飾石墨烯的合成尚無報道。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種聚1,5-二氨基蒽醌修飾石墨烯納米復合材料的制備方法。在易于分散的氧化石墨表面原位聚合得到聚1,5-二氨基蒽醌修飾氧化石墨烯中間產物，在進一步還原制備聚1,5-二氨基蒽醌修飾石墨烯納米復合粉末。

一種聚1,5-二氨基蒽醌修飾石墨烯納米復合材料的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：

（1）將質子酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中配成酸性有機溶液，并分成兩份；將1,5-二氨基蒽醌單體和氧化石墨加入其中一份DMF酸性溶液中，超聲分散得到紫褐色溶膠，即溶膠A，再將氧化劑溶解在另一份DMF酸性溶液中，并緩慢滴加到溶膠A中得到混合溶膠；

（2）將步驟（1）得到的混合溶膠放入保溫設備中恒溫反應，得到中間產物聚1,5-二氨基蒽醌修飾氧化石墨烯復合粉末；

（3）將步驟（2）得到的中間產物聚1,5-二氨基蒽醌修飾氧化石墨烯納米復合粉末用去離子水洗滌直到濾液呈中性；

（4）將步驟（3）得到的產物放入到還原性水溶液中攪拌，進行還原處理；?

（5）將步驟（4）所得沉淀物用去離子水洗滌后采用離心分離，得到粉末；

（6）將過濾得到的粉末放入50～70℃烘箱中干燥，得到最終產物聚1,5-二氨基蒽醌修飾石墨烯納米復合材料。

驟（1）所述的質子酸為硫酸、硝酸、高氯酸中的一種或其組合，其在最后溶膠中的濃度為為1～2?molL^-1。

步驟（1）所述的氧化石墨的加入量為0.2～1.5?gL^-1；超聲分散時間為1～2小時。

步驟（1）所述的1,5-二氨基蒽醌單體在最后溶膠中的濃度為0.1～0.5?molL^-1；氧化劑為高錳酸鉀、重鉻酸鉀中的一種或其組合，氧化劑和1,5-二氨基蒽醌單體的摩爾比值為1:1～3:1。

步驟（2）中所述的的恒溫反應溫度為室溫至50℃，恒溫反應時間為12～24小時，保溫設備為水浴鍋或油浴鍋。

步驟（3）所述洗滌中間產物粉末是用去離子水清洗，采用離心機沉淀或抽濾設備進行過濾，過濾產物重新在去離子水中分散，反復過濾直到濾液pH值為7，離心沉降轉速為2000～4000轉/分鐘。

步驟（4）所述的還原性水溶液為0.2～2?molL^-1的硼氫化鉀或硼氫化鈉的水溶液，或50～85%水合肼，還原處理的攪拌時間為10～24小時。

步驟（5）所述的對于還原后產物再次洗滌為用去離子水清洗，采用離心機沉淀或抽濾設備進行過濾，過濾產物重新在去離子水中分散，反復過濾直到濾液pH值為7，最后用無水乙醇洗滌以利于干燥。

本發明具有以下有益效果：

本發明可大大降低復合材料的制造成本，工藝簡單易行，容易實現規模化生產。合成的聚1,5-二氨基蒽醌修飾石墨烯納米復合材料可廣泛用于二次電池、超級電容器、微波吸收涂層、傳感器等領域。

附圖說明

圖1?為本發明實施例1聚1,5-二氨基蒽醌修飾石墨烯納米復合材料的透射電鏡照片。

圖1照片顯示聚1,5-二氨基蒽醌納米短棒均勻分布在石墨烯片上。