[发明专利]一种钯量子点掺杂石墨烯基导电油墨的制备方法及导电油墨和应用

说明书

本发明提供了一种钯量子点掺杂石墨烯基导电油墨的制备方法，按重量份计，包括以下步骤：制备氧化石墨烯丙酮分散液、制备钯量子点掺杂石墨烯分散液、制备钯量子点掺杂石墨烯‑炭黑色浆、制备树脂浆体、制备钯量子点掺杂石墨烯基混合液、制备钯量子点掺杂石墨烯基导电油墨。本发明钯量子点掺杂石墨烯基导电油墨制备的石墨烯导电薄膜具有相当的柔性、韧性、硬度以及粘附力，能够印刷于多种基材上，还具有耐高温、使用寿命长等特点。本发明还提供了一种钯量子点掺杂石墨烯基导电油墨的制备方法以及其在制备石墨烯导电膜上的应用。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种钯量子点掺杂石墨烯基导电油墨的制备方法，本发明还涉及由该钯量子点掺杂石墨烯基导电油墨的制备方法制备的石墨烯导电油墨，本发明还涉及石墨烯导电油墨在电加热设备上的应用，具体涉及在制备石墨烯导电膜上的应用。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子通过sp2杂化轨道形成六角形呈蜂巢晶格结构且只有一层碳原子厚度的二维纳米材料。石墨烯的独特结构赋予其众多优异特性，如高理论比表面积(2630m²/g)、超高电子迁移率(～200000cm²/v.s)、高热导率(5000W/m.K)、高杨氏模量(1.0TPa)和高透光率(～97.7％)等。凭其结构和性能优势，石墨烯在能源存储与转换器件、纳米电子器件、多功能传感器、柔性可穿戴电子、电磁屏蔽、防腐等领域均有巨大应用前景。鉴于石墨烯的柔性和导电特性，将石墨烯浆体加入到油墨中制备出一种导电油墨，进一步通过油墨喷涂、干燥制备成石墨烯发热层，制成石墨烯发热体，具有生产过程快速、用料省、成本低等特点。

随着人们对美好和健康生活的向往，改进传统的供暖系统，寻找更加经济、清洁的替代能源，发展新型的绿色低碳供暖系统刻不容缓。基于石墨烯红外发射性能的电加热取暖技术即石墨烯基红外发热油墨及其红外发热体技术为解决上述问题提供了行之有效的解决方案。与传统的燃煤、蒸汽、热风和电阻等取暖方法相比，石墨烯加热具有加热速度快、电-热转化率高、自动控温、分区控制、加热稳定、加热过程无异响、运行费用低、加热相对均匀、占地面积小、投资与生产费用低、使用寿命长和工作效率高等诸多优点，更有利于推广应用。用它代替传统加热，其节电效果尤其显著，一般可节电30％左右，个别场合甚至可达60％～70％。

石墨烯红外加热壁画、壁纸、地板等器件中最为核心的部分即为石墨烯加热板/功能层。现有技术中，一般通过将石墨烯制成石墨烯浆料、油墨或涂料，再通过印刷方式制备成石墨烯发热涂层等。但这些方式制备石墨烯加热板/功能层存在厚度可控性差、方阻太大难以实际应用、石墨烯发热层结构不稳定、长期使用容易脆裂、可选用印刷基材单一、产热不均匀等问题，导致现有的石墨烯基导电油墨加热层使用寿命短、不适宜长期使用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钯量子点掺杂石墨烯基导电油墨的制备方法，通过该方法能够制备出一种钯量子点掺杂石墨烯基导电油墨，以解决现有制备油墨的技术存在的油墨制备工艺复杂、难以控制，制备出的油墨稳定性差，印刷出的导电油墨印刷层易老化变质、长期使用引起“脆变”且发热不均匀等问题。

第一方面，本发明提供了一种钯量子点掺杂石墨烯基导电油墨的制备方法，按重量份计，包括以下步骤：

制备氧化石墨烯丙酮分散液：提供石墨粉，采用改性的Hummers法制备氧化石墨烯，经离心、丙酮重悬制得氧化石墨烯丙酮分散液；

制备钯量子点掺杂石墨烯分散液：向氧化石墨烯丙酮分散液中添加杂多酸，搅拌混匀后离心收集第一沉淀物并干燥，第一沉淀物用丙酮重悬并加入乙酰丙酮钯，再次搅拌混匀后离心收集第二沉淀物并干燥，将第二沉淀物置于氢气环境进行还原制得钯量子点掺杂石墨烯，乙醇重悬制得钯量子点掺杂石墨烯分散液；

制备钯量子点掺杂石墨烯-炭黑色浆：取50～250份第一分散剂并搅拌，向第一分散剂中缓慢加入15～40份钯量子点掺杂石墨烯分散液及5～25份导电炭黑，得到钯量子点掺杂石墨烯-炭黑色浆；