[发明专利]导电聚合物‑石墨烯复合电致变色薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种导电聚合物-石墨烯复合电致变色薄膜，其特征在于，所述的复合电致变色薄膜是按如下方法制备得到的：

(1)导电聚合物薄膜的制备：将电解溶剂、导电聚合物单体和支持电解质加入三电极电解池中配制成电解液，所得电解液中，所述导电聚合物单体的初始浓度为0.0005～0.01mol/L，所述支持电解质的浓度为0.001～0.1mol/L；所述的三电极电解池以导电基底ITO玻璃电极或柔性ITO-PET电极为工作电极，以金或铂电极为辅助电极，以甘汞电极或银-氯化银电极为参比电极；所述电解液在三电极电解池中，于1.2～1.5V条件下采用恒电位法进行聚合反应，聚合消耗电量达到0.01～0.1C时聚合结束，将电位控制为-0.4～-0.6V对聚合反应后的工作电极进行脱掺杂处理100～200s，用电解溶剂清洗脱掺杂后的工作电极，放入真空干燥箱中烘干，即得沉积在导电基底上的导电聚合物薄膜；

其中，所述的电解溶剂为乙腈、二氯甲烷中的一种或两者以任意比例的混合液；所述的导电聚合物单体选自下列之一：4,4',4"-三(二联噻吩)三苯胺、1,4-二(3-噻吩基)苯、3,4-乙烯二氧噻吩、噻吩、苯胺；所述的支持电解质为四丁基高氯酸铵、高氯酸锂或四丁基氟硼酸铵；

(2)石墨烯薄膜的制备：将浓硫酸A、过硫酸钾、五氧化二磷依次加到石墨粉中，在75～85℃下反应6～8h后，过滤，滤饼用去离子水A洗至中性，烘干得到预氧化石墨；在所得预氧化石墨中加入浓硫酸B、硝酸钠，再于0～5℃下缓慢加入高锰酸钾，35～40℃下反应2～3h后，降温至0～5℃，依次加入去离子水B，30wt％～40wt％的H₂O₂水溶液以淬灭反应，反应混合物经离心，清洗，得到氧化石墨烯，将所得氧化石墨烯加到去离子水C中，超声3～6h得到氧化石墨烯水溶液，所得氧化石墨烯水溶液经稀释使其中氧化石墨烯的浓度为0.1～0.5mg/L得到稀释的氧化石墨烯水溶液，再将金属箔片浸到所述稀释的氧化石墨烯水溶液中，浸渍时间控制在15～30分钟，然后取出金属箔片，在空气中干燥，即得沉积有石墨烯薄膜的金属箔片；

其中，所述石墨粉与过硫酸钾、五氧化二磷的投料质量比为1：2～3：2～3；所述浓硫酸A的体积用量以石墨粉的质量计为10～14mL/g；所述石墨粉与硝酸钠、高锰酸钾的投料质量比为1：0.6～1：3～5；所述浓硫酸B的体积用量以石墨粉的质量计为32～36mL/g；所述去离子水B的体积用量以石墨粉的质量计为50～100mL/g，所述30wt％～40wt％的H₂O₂水溶液的体积用量以石墨粉的质量计为4～6mL/g；

(3)复合薄膜的制备：将步骤(2)得到的沉积有石墨烯薄膜的金属箔片放入腐蚀液中，腐蚀掉金属箔片后得到石墨烯薄膜，然后通过提拉转移法将石墨烯薄膜覆盖在步骤(1)得到的沉积在导电基底上的导电聚合物薄膜表面，即得到复合薄膜，并且所述石墨烯薄膜完全覆盖所述导电聚合物薄膜，即所述石墨烯薄膜的覆盖面积大于或等于所述导电聚合物薄膜的面积。

2.如权利要求1所述的复合电致变色薄膜，其特征在于，步骤(1)中，所述的电解溶剂为乙腈和二氯甲烷体积比1：3～5的混合液。

3.如权利要求1所述的复合电致变色薄膜，其特征在于，步骤(1)中，所述的导电聚合物单体为4,4',4"-三(二联噻吩)三苯胺或1,4-二(3-噻吩基)苯。

4.如权利要求1所述的复合电致变色薄膜，其特征在于，步骤(2)中，所述反应混合物经离心后，所述清洗的方法为：先用4wt％～10wt％HCl水溶液清洗3～5次以除去残留的金属离子，再用去离子水清洗至中性即得到氧化石墨烯。

5.如权利要求1所述的复合电致变色薄膜，其特征在于，步骤(2)中，所述的金属箔片选自铜片、镍片或锌片。

6.如权利要求1所述的复合电致变色薄膜，其特征在于，步骤(2)中，所述的金属箔片为铜片，且铜片的厚度为0.08～0.5mm。

7.如权利要求1所述的复合电致变色薄膜，其特征在于，步骤(3)中，所述的腐蚀液选自三氯化铁水溶液、硝酸铁水溶液、过硫酸铵水溶液或硫代硫酸钠水溶液。

8.如权利要求7所述的复合电致变色薄膜，其特征在于，所述的三氯化铁水溶液、硝酸铁水溶液、过硫酸铵水溶液或硫代硫酸钠水溶液的浓度均为0.1～1mol/L。