[發明專利]一種熱電薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 201510016940.4
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104830271A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 劉艷嬌
• 申請（專利權）人: 劉艷嬌
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種熱電薄膜的制備方法，其特征在于，其步驟如下：

步驟一，預氧化石墨的制備

將石墨粉、過硫酸鉀和P₂O₅加入濃硫酸中，形成混合物，所形成的混合物的PH值為1.5，將該混合物在60℃下攪拌1-2h，然后以5℃/min的速率升溫至80℃下攪拌2-4h，最后以2℃/min升溫至87℃攪拌1-2h，然后采用蒸餾水稀釋該混合物，將該混合物的PH值稀釋至3.6，放置36h后采用蒸餾水過濾，使得混合物PH值為6-7，后進行室溫干燥，所述石墨粉、過硫酸鉀、P₂O₅和濃硫酸的質量比為1-3∶1-2∶1-2∶5-10；

將干燥后的混合物加入到濃硝酸中攪拌45-60min，使得PH值為2-4，所述干燥后的混合物與濃硝酸的質量比為1-4∶50-100，攪拌均勻后在-8℃下第一次加入KMnO₄，攪拌30min，之后降溫至-12℃下第二次加入KMnO₄，攪拌30min，最后降溫至-15℃下第三次加入KMnO₄，攪拌20min，得到預氧化的石墨混合物，所述第一次加入KMnO₄，第二次加入KMnO₄和第三次加入KMnO₄的質量比為1∶2∶3，所述干燥后的混合物與總的KMnO₄的比值為1-2∶10-15。

步驟二，表面處理的氧化石墨的制備

將步驟一所制的預氧化的石墨混合物放入保溫箱中升溫到40℃，反應3h，隨后，加入與預氧化的石墨混合物體積一致量的第一蒸餾水，接著反應2.5h，將保溫箱溫度保溫至40℃，再次加入第二蒸餾水和H₂O₂反應10-60min，所述第二蒸餾水的量是第一蒸餾水的1-1.5倍，第二蒸餾水和H₂O₂的體積比為4-20∶1，反應結束后進行離心分離10min，轉速9500r/min，離心分離后產物用鹽酸溶液洗滌，該鹽酸溶液的體積為離心分離后產物體積的10-50倍，最后透析7-8天得到氧化石墨，將氧化石墨采用二甲亞砜超聲溶解后加入N-羥基丁二酰亞胺和自制表面處理劑于35℃下攪拌2h，產物進行抽濾、洗滌、烘干，即得到表面處理的氧化石墨；

步驟三，分散

將步驟二所得到的表面處理的氧化石墨1-2g在-10-30℃下進行冰凍干燥后與1-10g聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物一并放入500ml的乙二醇中超聲分散形成均勻的第一分散液；同時將4-15g由Fecl₃·6H₂O、Fecl₂·4H₂O和乙酰丙酮合鐵組成的混合物，6～25g聚乙烯吡咯烷酮和10～50gNH₄Ac溶解于500-1000mL的乙二醇中形成第二分散液，將第一分散液和第二分散液混合攪拌，并用氨水調節，使之成為PH值為8-10的澄清溶液，所述Fecl₃·6H₂O、Fecl₂·4H₂O和乙酰丙酮合鐵的質量比為1∶1∶0.5；

步驟四，將100ml步驟三所得到的澄清溶液放入反應釜中，密封之后，加熱到150℃，保溫2h，之后以2-4℃/min的升溫速率升溫至200℃，保溫4h，之后以3-6℃/min的升溫速率升溫至235℃，保溫3h，然后以5-7℃/min的降溫速度降溫至200℃保溫2h，最后再以3-6℃/min的升溫速率升溫至235℃，保溫7h，待反應完成后，將反應釜取出，使之冷卻到室溫，所述降溫速度為3-6℃/min，將所得的黑色粉末離心分離10min，轉速8000～10000r/min，采用無水乙醇和去離子水各洗滌三次，在50～70℃真空干燥24h，得到第一產物；

將5g第一產物和5-10g苯胺單體加入至十二烷基苯磺酸的溶液中，超聲分散65min，形成第二產物，所述第一產物和十二烷基苯磺酸的質量比為1-1.5∶8-15；

將3g過硫酸銨溶解在80-120ml蒸餾水中，緩慢滴加到第二產物中，攪拌反應15h，反應結束后，抽濾，分別用蒸餾水、乙醇洗滌產物至濾液無色，50～70℃真空干燥24～36h，得到吸波材料；

步驟五，成膜，將該吸波材料添加至去離子水中，配置成濃度為5-25g/L的水溶液，首先采用機械攪拌10-15min，然后在超聲波頻率為30Hz的條件下超聲分散30-50min，形成均勻的溶液，將該溶液放置于容器中待用；

選用Cu片作為基底材料，將該基底材料依次采用丙酮、去離子水、甲醇和去離子水，分別用超聲波清洗5-10min，將清洗完畢的基底材料在90-120℃真空干燥10-30min，之后放入容器中做為負極，采用Fe片作為正極，將電泳儀調節為30-120V的恒壓模式下沉積30-90min，既得熱電薄膜。