[發明專利]一種石墨烯復合粉體及其制備方法

有效

• 申請號: 201410816051.1
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN105778572B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 余海斌;戴雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C09C1/46
• 分類號: C09C1/46;C09C3/10;C09C3/06
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙)11489
• 代理人: 郭曉華

技術領域

本發明涉及一種石墨烯粉體及其制備方法，尤其涉及一種苯胺低聚物衍生物修飾改性的石墨烯復合粉體及其制備方法。

背景技術

石墨烯是由碳原子組成的六角型呈蜂巢晶格材料，只有一個碳原子厚度。石墨烯于2004年被發現，并獲2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯的單原子納米結構賦予其許多無以倫比的獨特性能。①導電性極強：石墨烯中的電子由于基本沒有質量，其電子的運動速度能夠達到光速的1/300，因此擁有超強的導電性。②超高強度：石墨烯硬度比金剛石還高，卻又擁有很好的韌性，且可以彎曲。③超大比表面積：理想的單層石墨烯的比表面積能夠達到2630m²/g，而普通的活性炭的比表面積為1500m²/g，超大的比表面積使得石墨烯成為潛力巨大的儲能材料。正是因為石墨烯具有諸多卓越性能，激發了全球范圍內的石墨烯研發熱潮。

近期，很多研究都集中于大尺寸、規模化石墨烯的合成。目前，石墨烯的制備方法通常包括機械剝離、化學氣相沉積、氧化-還原、溶液超聲剝離等方法。但得到的石墨烯由于π-π共軛作用和范德華力吸附作用而易于團聚。另外，由于石墨烯獨特的結構使得其很難與其它介質發生物理或化學作用，結合強度不高，應用領域受限。因此，目前限制石墨烯應用的最大瓶頸就是如何得到穩定的易于分散的改性石墨烯粉體來充分發揮其獨特的物理化學性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的主要目的在于提供一種苯胺低聚物衍生物修飾的石墨烯復合粉體及其制備方法，所述石墨烯復合粉體不僅具有良好的再分散性，還可與其它介質結合使得石墨烯易于分散于基材中或涂覆于基材表面，提高石墨烯的應用性。

一種石墨烯復合粉體，其包括石墨烯粉體、苯胺低聚物衍生物及分散助劑。所述苯胺低聚物衍生物及分散助劑均勻分散在所述石墨烯粉體中、且該苯胺低聚物衍生物與石墨烯粉體之間通過π-π鍵結合。

所述苯胺低聚物衍生物在石墨烯粉體中的質量百分比為0.1％～50％。

所述苯胺低聚物衍生物為帶有功能團的苯胺低聚物，所述功能團包括羧基、烷基、磺酸基、磷酸基、環氧基團、聚乙二醇基團和/或聚乙烯醇基團。

所述苯胺低聚物為苯胺三聚體、苯胺四聚體、苯胺五聚體、苯胺六聚體、苯胺八聚體中的一種或組合。

一種石墨烯復合粉體，其包括石墨烯、修飾劑及分散助劑。所述石墨烯通過所述修飾劑表面改性修飾，所述修飾劑包括苯胺低聚物衍生物，且所述苯胺低聚物衍生物與石墨烯通過形成π-π鍵結合。所述修飾劑與分散助劑均勻分散在所述石墨烯中。

一種石墨烯復合粉體的制備方法，其包括如下步驟：將石墨烯分散于分散介質中，得到混合物A；在所述混合物A中加入分散助劑和用于與石墨烯形成π-π結合的苯胺低聚物衍生物，使苯胺低聚物衍生物與石墨烯混合均勻并在苯胺低聚物衍生物與石墨烯之間形成π-π鍵得到混合物B；將混合物B干燥制得苯胺低聚物衍生物修飾改性的石墨烯復合粉體。

所述分散介質為去離子水、乙醇、丙酮、異丙醇、丁醇、乙酸乙酯、甲苯、氯仿、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜二氯乙烷中的一種或幾種混合溶劑，所述石墨烯與所述分散介質的質量比為1∶10～1∶10000。

所述石墨烯與所述分散介質的質量比為1∶20～1∶1000。

所述分散助劑為硅烷偶聯劑、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、有機改性聚硅氧烷二丙二醇單甲醚溶液、有機硅表面活性劑和/或含氟表面活性劑，所述分散助劑與混合物A的質量百分比(0.01-1)∶100。

所述苯胺低聚物衍生物為帶有羧基、烷基、磺酸基、磷酸基、環氧基團、聚乙二醇基團和/或聚乙烯醇基團的苯胺低聚物，所述苯胺低聚物衍生物與混合物A的質量百分比為(0.05-5)∶100。

相較于現有技術，本發明提供的石墨烯復合粉體，通過對石墨烯粉體的表面經過苯胺低聚物衍生物的改性修飾，極大提高了石墨烯粉體的分散性和化學穩定性，使得所述石墨烯復合粉體易于分散于基材中或涂覆于基材表面，提高了石墨烯的應用性。本發明提供的石墨烯復合粉體的制備方法，通過制備工藝創新，可得到具有較好分散性和化學穩定性的石墨烯復合粉體，制備工藝簡單，成本低廉，利于石墨烯的產業化應用。

附圖說明

圖1為本發明實施例1所得到的石墨烯復合粉體的分散效果照片。

圖2為對比例1的未經處理的石墨烯的分散效果照片。

圖3為對比例2的經過硅烷偶聯劑處理的石墨烯的分散效果照片。

圖4為本發明所述石墨烯復合粉體的照片。