[發明專利]磺化高分子/石墨烯納米復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310443373.1
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN104464888B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 劉振宇;李祿興;曾吉永;吳總成
• 申請（專利權）人: 宸鴻光電科技股份有限公司
• 主分類號: H01B1/24
• 分類號: H01B1/24;H01B13/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司11006
• 代理人: 王玉雙

技術領域

本發明涉及石墨烯復合材料，特別是涉及一種磺化高分子/石墨烯納米復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

氧化銦錫（ITO）透明導電薄膜在太陽能電池、觸摸屏、平板顯示器等電子器件中廣泛應用，但制備氧化銦錫（ITO）透明電極的原材料銦是稀有貴金屬，且氧化銦錫（ITO）是無機氧化物薄膜，呈脆性，限制了其在柔性觸控屏中的應用。

自2004英國曼徹斯特大學研究人員首次制備出單原子層石墨烯后，石墨烯展現出的優異電學性能在全世界已經掀起研究熱潮。石墨烯是碳原子形成的六角蜂巢晶格平面空間內排列組成的單原子層兩維材料，又稱為單原子層石墨，其獨特的結構決定了它既有高韌性，又有高剛性，化學穩定性好，光學和電學性能優異。單原子層石墨烯的可見光吸收率僅為2.3%，理論面電阻20Ω^-1。石墨烯優異的光學和電學性能，高柔韌性和豐富的原材料，使其成為氧化銦錫（ITO）理想替代材料。當使用石墨烯來制備透明導電薄膜時，需要將石墨烯與高分子材料混合。然而，石墨烯分散于高分子中時往往會產生聚集的現象，造成所添加的石墨烯比例都很低。

發明內容

基于此，有必要提供一種石墨烯含量較高的磺化高分子/石墨烯納米復合材料。

一種磺化高分子/石墨烯納米復合材料，包括石墨烯和均勻分散在所述石墨烯層間的磺化高分子，所述石墨烯構成一導電網絡。

在其中一個實施例中，所述磺化高分子為帶有磺酸根鏈段的高分子。

在其中一個實施例中，所述磺化高分子選自磺化聚酰亞胺（Sulfonated?polyimide）、磺化聚二乙炔（sulfonated?poly-diacetylene）及磺化聚（乙烯醇）（sulfonated?poly(vinyl?alcohol)）中的一種。

在其中一個實施例中，所述石墨烯添加于所述磺化高分子/石墨烯納米復合材料的重量百分比為0.1%～1%。

一種磺化高分子/石墨烯納米復合材料的制備方法，包括如下步驟：

將氧化石墨烯與磺化高分子在溶劑中混合得到混合溶液；及

往所述混合溶液中加入還原劑進行還原反應得到磺化高分子/石墨烯納米復合材料，所述磺化高分子/石墨烯納米復合材料包括石墨烯和均勻分散在所述石石墨烯層間的磺化高分子。

在其中一個實施例中，所述磺化高分子為有磺酸根鏈段的高分子。

在其中一個實施例中，所述磺化高分子選自磺化聚酰亞胺（Sulfonated?polyimide）、磺化聚二乙炔（sulfonated?poly-diacetylene）、磺化聚（乙烯醇）（sulfonated?poly(vinyl?alcohol)）中的一種。

在其中一個實施例中，所述石墨烯在所述磺化高分子/石墨烯納米復合材料的重量百分比為0.1%～1%。

在其中一個實施例中，所述溶劑選自去離子水、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮及乙醇中的一種。

在其中一個實施例中，所述氧化石墨烯添加于所述混合溶液中的濃度為1mg/ml。

在其中一個實施例中，所述還原劑為聯胺。

在其中一個實施例中，往所述混合溶液中加入還原劑進行還原反應得到磺化高分子/石墨烯納米復合材料的步驟為，按照氧化石墨烯與聯胺的比例為200mg/mL(50%濃度的聯胺)往所述混合溶液中加入聯胺，在25℃的溫度加入攪拌1分鐘，之后加熱到100℃下回流反應2小時，分離純化，進而得到磺化高分子/石墨烯納米復合材料。

所述磺化高分子/石墨烯納米復合材料在觸控面板上的應用。

當氧化石墨烯通過還原劑還原成石墨烯時，由于磺化高分子均勻穿插于氧化石墨烯的層間，因此在進行還原反應時，磺化高分子不會被石墨烯所排擠，因此能大幅增加石墨烯添加于高分子中的比例。

附圖說明

圖1為一實施方式的磺化高分子/石墨烯納米復合材料的制備方法流程圖；

圖2為一實施方式的磺化高分子/石墨烯納米復合材料的制備方法模擬圖；

圖3為一實施例的磺化高分子/石墨烯納米復合材料與純石墨烯的分散狀況對比照片；

圖4為一實施例的磺化高分子/石墨烯納米復合材料與純石墨烯的傅利葉紅外光譜圖；以及

圖5為實施例1的磺化高分子/石墨烯納米復合材料的TEM照片。

其中，附圖標記說明如下：

S101,S102步驟

具體實施方式