[發明專利]一種導電高分子復合凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202010965271.6
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112169715B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 林志丹;曹琳;覃彩云
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00;C01B32/05
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 饒周全

本發明涉及凝膠材料制備技術領域，具體公開了一種導電高分子復合凝膠及其制備方法。所述的導電高分子復合凝膠的制備方法，其包含如下步驟：(1)取三聚氰胺泡沫，清洗后干燥；(2)將三聚氰胺泡沫在氮氣或氮氣和CO₂氛圍下加熱反應得三維連續多孔碳；(3)將三維連續多孔碳浸入到凝膠溶液中，再經成型后即得所述的導電高分子復合凝膠。由該方法制備得到的導電高分子復合凝膠成功的克服了傳統的方法存在的導電材料在凝膠中的難以分散，導電材料容易聚集的技術問題。此外，所述的三維連續多孔碳在結構上是相互連接的，形成一個連續的導電路徑，能夠給予導電復合凝膠材料優異的導電性。

技術領域

本發明涉及凝膠材料制備技術領域，具體涉及一種導電高分子復合凝膠及其制備方法。

背景技術

高效柔性導電高分子在電子顯示器，移動的儲能設備，生物集成需求等方面有廣泛的應用背景和潛力。具體而言，柔性導電高分子可通過可溶性聚合物的物理或化學鍵交聯制備水凝膠材料，再將導電填料摻入到水凝膠基質中。制備的導電凝膠材料既具有水凝膠基質的柔韌性，又具有填料帶來的高電子傳遞速率，被認為是構建柔性電子平臺潛在的候選者。在先前的技術研究中，大部分采取將碳基材料(例如活性炭、石墨烯、碳納米管、碳納米纖維等)、金屬顆粒(Ag、Ti、Au等)、有機材料等分散在水凝膠中制得；或在水凝膠中直接合成導電材料制得。大部分導電填料會選擇粉狀分散在凝膠中，但是對于粉狀材料，在凝膠中容易聚集，進而導致導電性能下降，難以達到預期的效果。例如粉末形式的傳統2D石墨烯基材料具有很高的附聚趨勢，并且可以重新堆疊以重新形成石墨結構。

發明內容

為了克服現有技術在制備凝膠材料的過程中導電材料容易聚集的技術問題，本發明提供了一種導電高分子復合凝膠的制備方法。

本發明的技術方案如下：

一種導電高分子復合凝膠的制備方法，其包含如下步驟：

(1)取三聚氰胺泡沫，清洗后干燥；

(2)將三聚氰胺泡沫在氮氣或氮氣和CO₂氛圍下加熱反應得三維連續多孔碳；

(3)將三維連續多孔碳浸入到凝膠溶液中，再經成型后即得所述的導電高分子復合凝膠。

為了克服現有技術在制備凝膠材料的過程中導電材料容易聚集的技術問題，本發明采用了全新的技術路徑，采用將三聚氰胺泡沫制備三維連續多孔碳，然后將三維連續多孔碳浸入到凝膠溶液中的方法制備導電高分子復合凝膠。通過該方法制備三維連續多孔碳一方面可以成功的避免2D石墨烯等到導電材料容易在復合凝膠中聚集的技術問題；另外所述的三維連續多孔碳，具有豐富的連通孔隙，其在導電高分子復合凝膠中能形成更完整的導電網絡，更利于電子傳輸。

優選地，步驟(1)所述的清洗是指用乙醇和/或去離子水清洗。

優選地，步驟(1)清洗后還包括將三聚氰胺泡沫置于醋丙乳液中浸泡步驟。

具體地，所述的浸泡步驟具體為：將清洗后的三聚氰胺泡沫置于醋丙乳液中浸泡1～3h。

優選地，所述的醋丙乳液的黏度為500～1000cPS。

發明人進一步研究發現，三聚氰胺泡沫在加熱反應前置于醋丙乳液中浸泡能夠促進三聚氰胺泡沫碳化后得到的三維連續多孔碳的石墨化程度。而石墨化程度越高，越有利于導電。因此，采用本發明所述的技術路徑，應盡量提高三維連續多孔碳的石墨化程度。

優選地，步驟(2)中所述的加熱反應是指在500～1000℃下反應2～5h。