[發明專利]高導電性聚合物-碳基復合氣凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201910270868.6
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN110157210B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 尚靜;亨利·格萊客;朱彤
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C08L101/00
• 分類號: C08L101/00;C08K3/04;C08J9/28;B01J13/00
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 邱曉鋒

1.一種高導電性聚合物-碳基復合氣凝膠，其特征在于，包括以片狀納米結構排列的碳原子，以及與所述碳原子以共價鍵相連的聚合物；所述聚合物由具有至少一個羧基的化合物和具有至少一個醇基的聚合物在催化劑作用下結合形成，即在催化劑作用下發生脫氫反應，同時在主聚合物鏈中形成共軛鍵；所述聚合物具有導電性并且具有的官能團結構與片狀納米結構排列的碳原子以共價鍵相連。

2.根據權利要求1所述的高導電性聚合物-碳基復合氣凝膠，其特征在于，所述聚合物-碳基復合氣凝膠為聚合物-氧化石墨烯復合氣凝膠或者聚合物-石墨烯復合氣凝膠。

3.根據權利要求1所述的高導電性聚合物-碳基復合氣凝膠，其特征在于，所述具有至少一個羧基的化合物為4-羧基苯甲醛，所述具有至少一個醇基的聚合物為下列中的一種：聚乙烯醇、對聚對亞苯基進行羥基的修飾得到的聚合物、對聚對二甲苯進行羥基的修飾得到的聚合物。

4.一種權利要求1所述高導電性聚合物-碳基復合氣凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將氧化石墨在液體中分散，形成氧化石墨的溶膠-凝膠分散體；

2)采用具有至少一個羧基的化合物和具有至少一個醇基的聚合物，制備聚合物前驅體；

3)將制備的所述氧化石墨的溶膠-凝膠分散體與所述聚合物前驅體結合，形成水凝膠；

4)將所述水凝膠干燥，形成聚合物-氧化石墨烯復合氣凝膠。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，還包括將氧化石墨烯還原為石墨烯的步驟，以形成聚合物-石墨烯復合氣凝膠。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，聚合物與氧化石墨的質量比例在0.1：1至5：1范圍內；所述氧化石墨的溶膠-凝膠分散體中，氧化石墨的含量為0.1mg/mL至25mg/mL。

7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟2)采用具有至少一個羧基的化合物和具有至少一個醇基的聚合物，在水和有機溶劑的體積比例在0:1～99.9:1、溫度范圍為40℃～95℃的溶液中，以氫碘酸為催化劑形成聚合物前驅體，在氫碘酸的作用下發生脫氫反應，同時在主聚合物鏈中形成共軛鍵。

8.根據權利要求4或7所述的制備方法，其特征在于，所述具有至少一個羧基的化合物為4-羧基苯甲醛，所述具有至少一個醇基的聚合物為下列中的一種：聚乙烯醇、對聚對亞苯基進行羥基的修飾得到的聚合物、對聚對二甲苯進行羥基的修飾得到的聚合物。

9.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟3)在氧化石墨的溶膠-凝膠分散體中添加聚合物前驅體，通過機械沖擊，并以碳酸鈉作為催化劑，將溶液保持在50℃至87℃之間達到完全凝膠化。

10.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟4)使用超臨界方法進行所述干燥。