[发明专利]一种聚氨丙基倍半硅氧烷掺杂镍包覆石墨烯的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚氨丙基倍半硅氧烷掺杂镍包覆石墨烯的制备方法；该方法先将氧化石墨和无水乙醇混合，再加入聚氨丙基倍半硅氧烷溶液，在50～70℃下搅拌3～5小时，然后转至超声波清洗器进行超声处理，超声处理，静置，过滤，得到聚氨丙基倍半硅氧烷改性氧化石墨烯悬浊液；然后将无机镍盐‑水合肼络合溶液加入到所得聚氨丙基倍半硅氧烷改性氧化石墨烯悬浊液内，搅拌，在60～80℃下反应，离心分离，洗涤，真空干燥，即得到聚氨丙基倍半硅氧烷掺杂镍包覆石墨烯。本发明提供一种无钯的制备方法，聚氨丙基倍半硅氧烷掺杂镍包覆石墨烯电阻率低于0.1Ω.cm，且饱和磁化强度大于3.5A.m²/kg，磁导率大于0.3mH/m。

技术领域

本发明涉及一种金属包覆石墨烯的方法，特别是涉及无钯的在石墨烯表面包覆镍的方法，具体涉及一种聚氨丙基倍半硅氧烷掺杂镍包覆石墨烯的制备方法，属于无机材料改性技术领域。

背景技术

石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，具有密度小、导电导热、稳定性好等优点，但其磁损耗性弱，磁导率低。金属镍电导率高，磁导率高，电磁屏蔽效果好，利用化学镀方法在石墨烯表面包覆金属镍，可以赋予石墨烯一定的磁导性。中南林业科技大学的发明专利(CN201310296080.5)公开了一种化学镀镍石墨烯的制备方法，该方法通过对石墨烯进行粗化、敏化、活化、还原，采用化学镀的工艺对石墨烯添加镍镀层；李淑梅等[镍包覆还原石墨烯复合材料的制备与性能研究,电镀与精饰,2015,37.9,12-14,18]采用Hummers法将天然鳞片石墨氧化为氧化石墨，以水合肼为还原剂还原氧化石墨得到还原石墨烯，并对还原石墨烯经过碱性化学镀镍处理后表面包覆了非晶态的镍-磷合金，电阻率达到4.5mΩ·m，明显优于还原石墨烯(40.6mΩ·m)的导电性。

上述现有技术利用化学镀的方法得到了镍包覆石墨烯，但均用到了氯化钯，不仅工艺复杂，加工成本较高，且对环境造成严重的贵金属钯污染，有悖于无钯镀镍的发展方向；此外，还原剂中用到了次磷酸钠，所得镀层中包含了较高含量的磷，这样所得石墨烯电阻率仍然较高。由此，采用无钯镀镍方法以及进一步降低镍包覆石墨烯的电阻率意义重大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种无钯的聚氨丙基倍半硅氧烷掺杂镍包覆石墨烯的制备方法，得到电阻率低于0.1Ω.cm，且饱和磁化强度大于3.5A.m²/kg，磁导率大于0.3mH/m，具有优良导电和磁导性能的聚氨丙基倍半硅氧烷掺杂镍包覆石墨烯。

本发明通过在氧化石墨超声剥离成石墨烯的过程中，加入聚氨丙基倍半硅氧烷，使其表面接上与镍离子能形成较稳定配位键的氨基；这样镍离子除了与水合肼配位外，还与石墨烯表面聚氨丙基倍半硅氧烷上的氨基配位，在60℃～80℃，碱性环境下，络合的二价镍离子被水合肼逐渐还原，在石墨烯表面还原成细小镍颗粒，且开始形成的镍颗粒起到成核作用，催化更多的镍离子不断地在石墨烯表面还原，并很好地生长在石墨烯表面，这样在无钯的条件下利用化学镀方法在石墨烯表面包覆了均匀、致密、少量聚氨丙基倍半硅氧烷掺杂的金属镍，得到的石墨烯具有优良的导电和电磁屏蔽性能；且在用于填充改性、赋予高分子材料电磁屏蔽性能时，有机的氨丙基还能有效地增加镍包覆石墨烯与高分子基体之间的粘合力和相容性，促进在基体中良好分散。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种聚氨丙基倍半硅氧烷掺杂镍包覆石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨和无水乙醇按1：60～80的质量比混合，再加入氧化石墨10～20质量倍的聚氨丙基倍半硅氧烷溶液，在50～70℃下搅拌3～5小时，然后转至超声波清洗器进行超声处理，超声功率为60W～150W，超声时间为10～30分钟，静置，过滤除去固体沉淀，得到聚氨丙基倍半硅氧烷改性氧化石墨烯悬浊液；