[发明专利]一种离子液体修饰石墨烯复合聚苯胺空心微球的制备方法

说明书

本发明公开了一种离子液体修饰石墨烯复合聚苯胺空心微球的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)制备离子液体修饰的还原氧化石墨烯；(2)制备水包油型Pickering乳液；(3)制备空心微球；本发明利用Pickering乳液软模板法，以离子液体修饰的还原氧化石墨烯作为颗粒乳化剂，通过引发油相中的苯胺聚合，并随后去除油相而制备得到离子液体修饰的石墨烯/聚苯胺复合空心微球。此法工艺简单，过程温和。

技术领域

本发明涉及石墨烯复合材料技术领域，尤其是涉及一种离子液体修饰石墨烯复合聚苯胺空心微球的制备方法。

背景技术

石墨烯作为一种由单层碳原子构成的二维网络结构，具有比表面积大、机械性能稳定、电化学性能优异等独特物理化学性质，在超级电容器、传感、催化、电磁屏蔽等诸多领域引起了研究者们的广泛关注。然而，由于层间π-π作用，石墨烯片之间极易发生堆叠团聚，这使得其比表面积大大降低，在很大程度上影响了石墨烯材料在应用中的实际性能。复合材料能够产生协同效应，可以在一定程度上弥补单一材料的不足，聚苯胺是一种具有独特的掺杂/解掺杂特性的导电高分子材料，具有较低的成本、良好的环境稳定性、独特的电化学活性以及极高的理论比电容，在电学、光学以及传感、防腐等领域有着广泛的应用。将石墨烯与聚苯胺进行复合，可以克服石墨烯比电容不高而聚苯胺电导率不高且机械性能不佳等单一材料的缺陷，且以石墨烯/聚苯胺复合材料作超级电容器电极材料能够同时利用双电层电容与赝电容两种储能机理，在不牺牲高功率密度与循环稳定性的情况下提高超级电容器的能量密度。

虽然石墨烯复合材料在一定程度上保有了石墨烯应有的优异性能，但实际应用中仍旧与理论数据有着一定的差距，由此，三维空心石墨烯材料进入了研究者们的视线。三维空心微球作为一种特殊的三维空心结构，因密度小而比表面积格外大，因此受到了研究者们的广泛关注。制备石墨烯空心微球的方法很多，比如自组装法、层层自组装法、化学气相沉积技术、水热法、微流体法、Pickering乳液法、喷雾干燥法等等，这其中，Pickering乳液软模板法具有其特殊优势。Pickering乳液是以固体颗粒代替小分子表面活性剂稳定的乳液，而GO纳米片本身自带有亲水的含氧基团与疏水的石墨烯簇，具有双亲性，因此可以直接以GO作为Pickering乳化剂稳定油水界面，进而制备石墨烯空心微球。通过Pickering乳液软模板法制备石墨烯空心微球不仅简单高效，而且具有微球结构规整、尺寸可调的独特优势。然而，GO由于带有大量的含氧基团而在结构上具有缺陷，在电导率上非常不理想，rGO又因过于疏水而无法很好地稳定Pickering乳液。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种离子液体修饰石墨烯复合聚苯胺空心微球的制备方法。本发明利用Pickering乳液软模板法，以离子液体修饰的还原氧化石墨烯作为颗粒乳化剂，通过引发油相中的苯胺聚合，并随后去除油相而制备得到离子液体修饰的石墨烯/聚苯胺复合空心微球。此法工艺简单，过程温和。

本发明的技术方案如下：

一种离子液体修饰石墨烯复合聚苯胺空心微球的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)制备离子液体修饰的还原氧化石墨烯

将氧化石墨烯分散在水中，形成氧化石墨烯水分散液，再加入离子液体与催化剂，进行修饰反应，得到离子液体修饰的氧化石墨烯；之后加入还原剂，进行还原反应，经抽滤、洗涤后得到离子液体修饰的还原氧化石墨烯，即rGO-IL；

(4)制备水包油型Pickering乳液

将步骤(1)制得的rGO-IL分散在水中，形成rGO-IL水分散液，作为水相，以含有苯胺单体的有机溶剂作为油相，两者混合、用匀质机进行乳化，得到水包油型Pickering乳液；

(5)制备空心微球