[发明专利]一种石墨烯复合粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯粉体及其制备方法，尤其涉及一种苯胺低聚物衍生物修饰改性的石墨烯复合粉体及其制备方法。

背景技术

石墨烯是由碳原子组成的六角型呈蜂巢晶格材料，只有一个碳原子厚度。石墨烯于2004年被发现，并获2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯的单原子纳米结构赋予其许多无以伦比的独特性能。①导电性极强：石墨烯中的电子由于基本没有质量，其电子的运动速度能够达到光速的1/300，因此拥有超强的导电性。②超高强度：石墨烯硬度比金刚石还高，却又拥有很好的韧性，且可以弯曲。③超大比表面积：理想的单层石墨烯的比表面积能够达到2630m²/g，而普通的活性炭的比表面积为1500m²/g，超大的比表面积使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。正是因为石墨烯具有诸多卓越性能，激发了全球范围内的石墨烯研发热潮。

近期，很多研究都集中于大尺寸、规模化石墨烯的合成。目前，石墨烯的制备方法通常包括机械剥离、化学气相沉积、氧化-还原、溶液超声剥离等方法。但得到的石墨烯由于π-π共轭作用和范德华力吸附作用而易于团聚。另外，由于石墨烯独特的结构使得其很难与其它介质发生物理或化学作用，结合强度不高，应用领域受限。因此，目前限制石墨烯应用的最大瓶颈就是如何得到稳定的易于分散的改性石墨烯粉体来充分发挥其独特的物理化学性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种苯胺低聚物衍生物修饰的石墨烯复合粉体及其制备方法，所述石墨烯复合粉体不仅具有良好的再分散性，还可与其它介质结合使得石墨烯易于分散于基材中或涂覆于基材表面，提高石墨烯的应用性。

一种石墨烯复合粉体，其包括石墨烯粉体、苯胺低聚物衍生物及分散助剂。所述苯胺低聚物衍生物及分散助剂均匀分散在所述石墨烯粉体中、且该苯胺低聚物衍生物与石墨烯粉体之间通过π-π键结合。

所述苯胺低聚物衍生物在石墨烯粉体中的质量百分比为0.1％～50％。

所述苯胺低聚物衍生物为带有功能团的苯胺低聚物，所述功能团包括羧基、烷基、磺酸基、磷酸基、环氧基团、聚乙二醇基团和/或聚乙烯醇基团。

所述苯胺低聚物为苯胺三聚体、苯胺四聚体、苯胺五聚体、苯胺六聚体、苯胺八聚体中的一种或组合。

一种石墨烯复合粉体，其包括石墨烯、修饰剂及分散助剂。所述石墨烯通过所述修饰剂表面改性修饰，所述修饰剂包括苯胺低聚物衍生物，且所述苯胺低聚物衍生物与石墨烯通过形成π-π键结合。所述修饰剂与分散助剂均匀分散在所述石墨烯中。

一种石墨烯复合粉体的制备方法，其包括如下步骤：将石墨烯分散于分散介质中，得到混合物A；在所述混合物A中加入分散助剂和用于与石墨烯形成π-π结合的苯胺低聚物衍生物，使苯胺低聚物衍生物与石墨烯混合均匀并在苯胺低聚物衍生物与石墨烯之间形成π-π键得到混合物B；将混合物B干燥制得苯胺低聚物衍生物修饰改性的石墨烯复合粉体。

所述分散介质为去离子水、乙醇、丙酮、异丙醇、丁醇、乙酸乙酯、甲苯、氯仿、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜二氯乙烷中的一种或几种混合溶剂，所述石墨烯与所述分散介质的质量比为1∶10～1∶10000。

所述石墨烯与所述分散介质的质量比为1∶20～1∶1000。

所述分散助剂为硅烷偶联剂、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、有机改性聚硅氧烷二丙二醇单甲醚溶液、有机硅表面活性剂和/或含氟表面活性剂，所述分散助剂与混合物A的质量百分比(0.01-1)∶100。

所述苯胺低聚物衍生物为带有羧基、烷基、磺酸基、磷酸基、环氧基团、聚乙二醇基团和/或聚乙烯醇基团的苯胺低聚物，所述苯胺低聚物衍生物与混合物A的质量百分比为(0.05-5)∶100。

相较于现有技术，本发明提供的石墨烯复合粉体，通过对石墨烯粉体的表面经过苯胺低聚物衍生物的改性修饰，极大提高了石墨烯粉体的分散性和化学稳定性，使得所述石墨烯复合粉体易于分散于基材中或涂覆于基材表面，提高了石墨烯的应用性。本发明提供的石墨烯复合粉体的制备方法，通过制备工艺创新，可得到具有较好分散性和化学稳定性的石墨烯复合粉体，制备工艺简单，成本低廉，利于石墨烯的产业化应用。

附图说明

图1为本发明实施例1所得到的石墨烯复合粉体的分散效果照片。

图2为对比例1的未经处理的石墨烯的分散效果照片。

图3为对比例2的经过硅烷偶联剂处理的石墨烯的分散效果照片。

图4为本发明所述石墨烯复合粉体的照片。