[发明专利]一种石墨烯纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯纤维，其特征在于，为金属纳米线掺杂石墨烯纤维的复合纤维，所述复合纤维主要成分是石墨烯和金属纳米线，其中金属纳米线所占质量比为0.1%～50%，所述石墨烯呈片层形态，金属纳米线与石墨烯片层同时沿石墨烯纤维的轴向平行排布。 

2.根据权利要求1所述的石墨烯纤维，其特征在于，所述金属纳米线所占质量比为0.5%～50%。 

3.根据权利要求2所述的石墨烯纤维，其特征在于，所述金属纳米线所占质量比为0.5%、20%或50%。 

4.根据权利要求1所述的石墨烯纤维，其特征在于，所述金属纳米线包括金纳米线、银纳米线、铜纳米线、铂纳米线、铱纳米线、铑纳米线、铁纳米线、镍纳米线、钴纳米线、锌纳米线、钛纳米线、这些纳米线的合金纳米线和混合纳米线。 

5.根据权利要求1至4任一项所述的石墨烯纤维，其特征在于，所述金属纳米线为银纳米线。 

6.根据权利要求1至4任一项所述的石墨烯纤维，其特征在于，所述金属纳米线直径为3～300nm，长度为100nm～50μm。 

7.根据权利要求1至4任一项所述的石墨烯纤维，其特征在于，所述石墨烯纤维是一维纤维，其纤维直径为1μm～500μm。 

8.根据权利要求1至4任一项所述的石墨烯纤维，其特征在于，所述石墨烯纤维先由氧化石墨烯及金属纳米线液晶通过湿法纺丝工艺，再通过化学还原或热还原制备。 

9.一种石墨烯纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括： 

步骤A、在质量浓度为0.3%～3%的氧化石墨烯液晶中加入质量分数为0.1～50%的金属纳米线，以100～1000rpm的搅拌速度搅拌均匀形成氧 化石墨烯-金属纳米线纺丝液溶胶； 

步骤B、取步骤A中所得的氧化石墨烯-金属纳米线纺丝液溶胶，以1～100mL/h的挤出速度通过直径为5～500μm的纺丝管后，于5～80℃的凝固液中停留1～100s凝固成丝，再洗涤干燥后，得到金属纳米线掺杂氧化石墨烯纤维； 

步骤C、将步骤B中所得的金属纳米线掺杂氧化石墨烯纤维置于还原剂中还原0.1～100h后洗涤或者进行热还原后得到金属纳米线掺杂石墨烯纤维。 

10.根据权利要求9所述的石墨烯纤维制备方法，其特征在于，所述步骤A中所用的氧化石墨烯液晶是通过在溶剂中放入一定量的氧化石墨烯进行搅拌溶解获得，其中所用溶剂包括水、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇和乙二醇。 

11.根据权利要求10所述的石墨烯纤维制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯液晶的质量浓度为0.3%、0.5%或3%。 

12.根据权利要求9所述的石墨烯纤维制备方法，其特征在于，所述金属纳米线所占石墨烯纤维质量比为0.5%、20%或50% 

13.根据权利要求9所述的石墨烯纤维制备方法，其特征在于，所述金属纳米线包括金纳米线、银纳米线、铜纳米线、铂纳米线、铱纳米线、铑纳米线、铁纳米线、镍纳米线、钴纳米线、锌纳米线、钛纳米线，及这些纳米线的合金纳米线和混合纳米线。 

14.根据权利要求9至13任一项所述的石墨烯纤维制备方法，其特征在于，所述金属纳米线为银纳米线。 

15.根据权利要求9至13任一项所述的石墨烯纤维制备方法，其特征在于，所述金属纳米线直径为3～300nm，长度为100nm～50μm。 

16.根据权利要求9至13任一项所述的石墨烯纤维制备方法，其特征在于，所述步骤B中所用的凝固液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氯化钙、硝酸 钠、硝酸钾、氯化钠、氯化钾、氯化铁水溶液以及乙酸乙酯。 

17.根据权利要求9至13任一项所述的石墨烯纤维制备方法，其特征在于，所述步骤C中所使用的还原剂包括水合肼、硼氢化钠、维生素C、氢溴酸、氢碘酸、醋酸以及它们的混合液。 

18.根据权利要求9至13任一项所述的石墨烯纤维制备方法，其特征在于，所述步骤C中热还原的热处理温度区间为200～1000℃，时间为1～10小时。