[發(fā)明專利]一種直接對石墨烯進(jìn)行改性的石墨烯分散液制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810448946.2
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108394892B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛剛;白煒;任巍;劉牧坤;馬艷杰
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 楊博

本發(fā)明公開了一種直接對石墨烯進(jìn)行改性的石墨烯分散液制備方法，首先將石墨烯和去離子水混合獲得石墨烯漿料，采用兩步超聲法超聲0.5～3h進(jìn)一步分散石墨烯得石墨烯分散液，然后在石墨烯分散液中加入改性物質(zhì)進(jìn)行非共價(jià)改性，最后通過磁力攪拌器制成改性的石墨烯分散液。本發(fā)明石墨烯分散液中的石墨烯納米片面積大、層數(shù)少、缺陷少，其簡單易重復(fù)的工藝可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、工業(yè)化，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石墨烯技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直接對石墨烯進(jìn)行改性的石墨烯分散液制備方法。

背景技術(shù)

石墨烯是一種二維材料，由于其電子遷移率高、導(dǎo)電能力好、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱能力好以及具有良好的阻隔能力而引起移動(dòng)設(shè)備、新能源電池、衛(wèi)星通信與防腐涂料等領(lǐng)域的極大興趣。但是由于石墨烯的比表面積大和其層與層之間的范得瓦爾茲力的相互作用，使得石墨烯具有疏水性，且在溶劑中不容易分散、易團(tuán)聚，這一特性限制了石墨烯的廣泛應(yīng)用。雖然已經(jīng)有氧化石墨烯分散液中加入聚苯乙酸磺酸鈉作為穩(wěn)定劑，然后還原為石墨烯制備石墨烯分散液的方法，但這種方法需要還原劑或高溫制備，制備繁瑣，而且所制備的石墨烯會(huì)引入缺陷且分散效果不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種直接對石墨烯改性的、高分散性、高質(zhì)量石墨烯分散液制備方法，解決了石墨烯水中易團(tuán)聚的難題。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種直接對石墨烯進(jìn)行改性的石墨烯分散液制備方法，首先將石墨烯和去離子水混合獲得石墨烯漿料，采用兩步超聲法進(jìn)一步分散石墨烯得到石墨烯分散液，然后在石墨烯分散液中加入改性物質(zhì)進(jìn)行非共價(jià)改性，最后制成改性的石墨烯分散液。

具體的，包括以下步驟：

S1、按比例稱取石墨烯和去離子水至試劑瓶中制成石墨烯漿料；

S2、將裝有石墨烯漿料的試劑瓶放入超聲細(xì)胞粉碎儀，超聲細(xì)胞粉碎儀功率為60～100％，經(jīng)15～60分鐘后制成粗略分散的石墨烯分散液；

S3、將步驟S2粗略分散的石墨烯分散液至超聲清洗儀中超聲制得細(xì)致分散的石墨烯分散液；

S4、在步驟S3制備的石墨烯分散液中加入改性物質(zhì)，經(jīng)磁力攪拌得改性石墨烯分散液。

進(jìn)一步的，步驟S1中，石墨烯和去離子水的比例為1mg:1ml。

進(jìn)一步的，石墨烯漿料的濃度為1～5mg/ml。

進(jìn)一步的，步驟S2中，細(xì)胞粉碎儀中超聲棒的底部直徑為6mm。

進(jìn)一步的，步驟S2中，超聲細(xì)胞粉碎儀的工作頻率為每工作一秒休息四秒。

進(jìn)一步的，超聲細(xì)胞粉碎儀的工作頻率為每工作三秒休息兩秒。

進(jìn)一步的，步驟S3中，超聲時(shí)間為30～90分鐘。

進(jìn)一步的，步驟S4中，改性物質(zhì)與石墨烯質(zhì)量比為(10～20):1。

進(jìn)一步的，改性物質(zhì)為聚苯乙烯或聚苯乙烯磺酸鈉，聚苯乙烯的分子量為162、1200或14800；聚苯乙烯磺酸鈉的分子量為70000。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

本發(fā)明一種直接對石墨烯進(jìn)行改性的石墨烯分散液制備方法，首先將石墨烯和去離子水混合，通過超聲獲得石墨烯漿料，然后在石墨烯漿料中加入改性物質(zhì)進(jìn)行非共價(jià)改性，最后通過磁力攪拌器制成改性的石墨烯分散液，改性后的石墨烯分散液缺陷少、層數(shù)薄、質(zhì)量好，且不需要水熱還原等步驟，操作簡單，可應(yīng)用于防腐涂料。

進(jìn)一步的，石墨烯分散液濃度為1mg/ml的原因是石墨烯濃度過高會(huì)導(dǎo)致石墨烯超聲分散不均勻，難以的很好的改性效果。