[發明專利]一種CNTs@r-fGS/PVDF復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110411918.5
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN112961450B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 錢家盛;錢鋼;伍斌;丁伯陽;李小換;張俊;潘升軍
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K9/12;C08K3/04
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

1.一種CNTs@r-fGS/PVDF復合材料的制備方法，其特征在于：首先通過電化學剝離石墨片法制備石墨烯片，并通過混合酸改性得到功能化石墨烯片；再將ZIF-67晶體原位生長在功能化石墨烯片表面，經過高溫熱處理，使ZIF-67晶體原位轉化為碳納米管，經酸洗去除不穩定鈷后得到表面負載碳納米管的石墨烯片，最后與PVDF共混分散，采用涂膜法制得CNTs@r-fGS/PVDF復合材料；具體包括如下步驟：

步驟1、fGS的制備

以石墨片作為陽極、鉑電極作為陰極，以硫酸銨溶液作為電解液，在15V電壓下剝離出石墨烯片；將濃硫酸和濃硝酸按體積比1:3混合，獲得混合酸；將石墨烯片加入到所述混合酸中，80℃攪拌反應2-4h，抽濾分離產物并洗滌至中性，然后冷凍干燥，得到功能化石墨烯片，記為fGS；

步驟2、ZIF-67@fGS的制備

將0.018～0.022g步驟1所得fGS加入到10mL甲醇中超聲分散均勻，滴加20mL含0.291g六水合硝酸鈷的甲醇溶液并攪拌均勻，再滴加20mL含0.657g?2-甲基咪唑的甲醇溶液，攪拌3h，抽濾分離產物，洗滌并干燥后，得到表面負載ZIF-67晶體的石墨烯片，記為ZIF-67@fGS；

步驟3、CNTs@r-fGS的制備

將步驟2所得ZIF-67@fGS置于管式爐中，加入二氰二胺或三聚氰胺作為碳源，在氬氣氣氛下進行高溫熱處理，使ZIF-67晶體原位轉化為碳納米管；所得產物加入到稀硫酸溶液中浸泡以去除不穩定鈷，然后洗滌至中性，干燥后獲得表面負載碳納米管的石墨烯片，記為CNTs@r-fGS；所述高溫熱處理是先在400℃保溫處理2h，再在900℃保溫處理2-8h；

步驟4、CNTs@r-fGS/PVDF復合材料制備

將步驟3所得CNTs@r-fGS作為填料與PVDF在DMF溶劑中攪拌分散均勻，然后通過涂膜法制得CNTs@r-fGS/PVDF復合材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟1中，硫酸銨溶液的濃度為0.1mol/L。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟3中，所述稀硫酸的濃度為0.5mol/L。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟4中，填料在復合材料中的質量分數為5-15wt％。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟4中，填料與PVDF在DMF中的總濃度為0.1-0.2g/mL。

6.一種權利要求1～5中任意一項所述制備方法所獲得的CNTs@r-fGS/PVDF復合材料。