[发明专利]一种石墨烯复合导电油墨的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种石墨烯复合导电油墨的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)用Hummers法制备氧化石墨；

所述步骤(1)中Hummers法制备氧化石墨的具体工艺流程为：①精确称取2g鳞片石墨粉，量取100ml浓H₂SO₄混合于烧杯中，并置于冰水浴中进行搅拌、混合；②称取11-12g高锰酸钾粉末，缓慢加入到装有原始鳞片石墨和浓H₂SO₄的烧杯中，并保持冰水浴30min；③冰水浴30min后，常温水浴下再搅拌2h，之后往烧杯中缓慢加入150ml蒸馏水，过程中放出大量热量；④降至室温后，往烧杯中加入适量30％质量分数的H₂O₂，与强氧化剂发生氧化还原反应，将强氧化剂中和，至溶液变成金黄色即可；⑤将所得产物静置24h，除去上清液，利用蒸馏水对底部沉降物进行反复的洗涤和离心，直至产物的pH ≥6；⑥收集固体产品，进行冷冻干燥，备用；

(2)用稀硝酸浸泡处理原始石墨烯微片和多壁碳纳米管，以使原始石墨烯微片和多壁碳纳米管上接枝少量的含氧官能团；上述原始石墨烯微片的层数为1～10层，片径为0.1～5um，初始电导率为10000～20000S/m；上述多壁碳纳米管长度为10～30um，内径为10～20nm，初始电导率为300～600S/m；

所述步骤(2)中用稀硝酸浸泡处理原始石墨烯微片和多壁碳纳米管的具体工艺步骤为：①分别称取10g的原始石墨烯和多壁碳纳米管粉末，并分别倒入两个广口棕色试剂瓶中；②往两个广口棕色试剂瓶中加入等量且足量的稀硝酸溶液，使其能充分淹没固体粉末；③浸泡反应1-6h后，抽滤除去稀硝酸溶液，并利用蒸馏水对固体粉末进行多次洗涤、抽滤，至滤液的pH 值为中性，收集固体产品，烘干备用；

(3)将步骤(2)所得的物料、步骤(1)所得的氧化石墨和增稠剂一起分散于混合溶剂中，并进行充分研磨混合，获得所述石墨烯复合导电油墨；

其中，增稠剂为羟丙基甲基纤维素、丙烯酸树脂、乙基纤维素、聚乙烯醇和松油醇中的至少一种，混合溶剂由乙醇和水以1～10∶1～10的体积比组成，用稀硝酸浸泡处理的原始石墨烯微片、用稀硝酸浸泡处理的多壁碳纳米管、氧化石墨、增稠剂和混合溶剂的质量比为1～4∶0.1～2∶0.1～1∶0～1∶310～380。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)的氧化石墨是以8000目鳞片石墨为原料，以KMnO₄和浓硫酸作为强氧化剂对原始鳞片石墨进行氧化插层而制得。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述原始石墨烯微片是通过机械剥离法制得。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)为：用稀硝酸浸泡处理原始石墨烯微片和多壁碳纳米管1～6h，以使原始石墨烯微片和多壁碳纳米管上接枝少量的含氧官能团，然后对所得的物料进行抽滤、洗涤，并烘干备用。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)的研磨混合所用的设备为砂磨机或篮式研磨机，研磨转速设定为2000～3000rpm，研磨混合的时间为3～24h，研磨介质为0.2～2mm的氧化锆珠。

6.一种石墨烯复合导电薄膜的制备方法，其特征在于：以权利要求1至5中任一权利要求所述的石墨烯复合导电油墨作为前驱体进行涂布及还原处理。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述涂布采用滴涂法或旋涂法。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述还原处理为HI还原或高温退火还原。