[發明專利]一種對溫度響應的石墨烯基有機復合材料及其制備與應用

在審

• 申請號: 201911296337.0
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111086980A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 韓生;孔玥;馬健;黃燕山;李原婷;叢海山;李學劍;唐家斌;宣曉東;鮑文文
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;H01M4/36;H01M4/587;H01M10/054
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 吳文濱

本發明涉及一種對溫度響應的石墨烯基有機復合材料及其制備與應用，所述制備方法具體包括以下步驟：(a)將石墨烯分散在有機溶劑中，得到含石墨烯的分散液；(b)在步驟(a)中得到的分散液中依次加入均苯四甲酸二酐和三聚氰胺，得到反應液；(c)步驟(b)得到的反應液進行溶劑熱原位聚合反應，反應后得到石墨烯基聚酰亞胺復合材料前驅體，將所述石墨烯基聚酰亞胺復合材料前驅體依次進行水洗、干燥和煅燒，得到所述石墨烯基有機復合材料。與現有技術相比，本發明可作為負極材料用于鈉離子電池中。

技術領域

本發明涉及材料科學領域，具體涉及一種對溫度響應的石墨烯基有機復合材料及其制備與應用。

背景技術

人們收入水平的提高，使得人們對電飯鍋、高壓鍋、熱水器等產品在節能、環保、耐用、舒適等方面的要求提高，越來越多的智能控制技術引入到生活電器產品中，進而導致溫度響應器在生活及工作中的作用將不斷凸顯，廣泛應用于可控生物催化、生物燃料電池、分析檢測、智能設備開發等新興領域。其中最重要的是復合材料的研發，由于復合材料既可以發揮各種單一材料的優點，又可以克服單一材料的缺陷，擴大材料的應用范圍，同時復合材料具有重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優良、耐化學腐蝕和耐候性好等特點，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領域，在近幾年更是得到了飛速發展。

隨著材料科學和電化學等學科的發展和交叉融合，涌現了一系列結構巧妙、功能獨特的新型復合材料。聚酰亞胺具有高孔隙率和高彈性的特點，可用于塑料及涂料工業，也可作紡織物、耐熱裝飾薄板、粘接劑等。但是有機材料依然存在導電性差、結構性差的缺點，導致其性能不佳，包括無法對溫度進行很好的響應等。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題而提供一種對溫度響應的石墨烯基有機復合材料及其制備與應用，同時在鈉離子電池中也發揮重要的作用，作為鈉離子電池負極材料，具有優異的電化學性能。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種對溫度響應的石墨烯基有機復合材料的制備方法，所述制備方法具體包括以下步驟：

(a)將石墨烯分散在有機溶劑中，得到含石墨烯的分散液；

(b)在步驟(a)中得到的分散液中依次加入均苯四甲酸二酐和三聚氰胺，得到反應液；

(c)步驟(b)得到的反應液進行溶劑熱原位聚合反應，反應后得到石墨烯基聚酰亞胺復合材料前驅體，將所述石墨烯基聚酰亞胺復合材料前驅體依次進行水洗、干燥和煅燒，得到石墨烯基有機復合材料。

優選地，所述的石墨烯由石墨烯水溶液得到，將所述石墨烯水溶液分散在有機溶劑之前，先將石墨烯水溶液經過離心處理除去水，該離心處理為高速離心處理，離心速度為6000～8000r/min，離心時間為10min，離心次數為3～4次。

優選地，步驟(a)中，所述有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮。

優選地，步驟(a)中，將石墨烯分散在有機溶劑時，采用超聲進行第一次分散，第一次超聲的時間為10min。

優選地，步驟(b)中，將均苯四甲酸二酐加入到分散液中時，采用超聲進行第二次分散，第二次分散的時間為2min；將三聚氰胺加入到分散液中時，采用超聲進行第三次分散，第三次分散過程中同時進行攪拌，第三次分散和攪拌的時間共1h。

優選地，所述分散液中的石墨烯的質量濃度為2～4mg/ml，所述石墨烯和均苯四甲酸二酐的質量比為(8～12):1，所述均苯四甲酸二酐和三聚氰胺的質量比為(2.5～2.6):1。進一步優選地，所述分散液中的石墨烯的質量濃度為3mg/ml，所述石墨烯和均苯四甲酸二酐的質量比為10:1。

優選地，步驟(c)中，所述溶劑熱原位聚合反應的溫度為150～200℃，反應結束后，將含有石墨烯基聚酰亞胺復合材料前驅體的反應液繼續保溫12～24h。