[发明专利]石墨烯/聚希夫碱聚合物复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及聚希夫碱复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

芳香性共轭聚希夫碱具有光学非线性，电致变色、酸致变色，光致变色形为，同时希夫碱聚合物具有好的机械性能、热稳定性和电子导电性、非线性光学性质和许多其它性能，可望用在光存储、光记忆、光学运算、光限幅激光防护上引起了许多学者的兴趣。但是现有的聚希夫碱仍然存在导电性差，变色速率慢和效率较低的问题，有待进一步研究提高。

发明内容

本发明是要解决现有的聚希夫碱的导电性差、变色速率慢和效率较低的问题，而提供石墨烯/聚希夫碱聚合物复合材料及其制备方法和应用。

本发明的石墨烯/聚希夫碱聚合物复合材料的结构表示式为：

其中n＝1～100且n取整数；R₁为其中R′为H或-CH₃，m＝1～8，R″为(CH₂)pCH₃，p为0～8。

本发明的石墨烯/聚希夫碱聚合物复合材料的制备方法按以下步骤进行：

一、采用Hummers法将石墨制成氧化石墨；

二、再将氧化石墨用水合肼还原成石墨烯；

三、称取聚希夫碱、步骤二制备的石墨烯和肌氨酸并加入到无水N，N′-二甲基甲酰胺中，超声处理20min～30min，然后在N₂保护下，升温至149～156℃回流搅拌4～10天，反应结束过滤，将得到的固相物用甲醇洗涤干净，然后放在温度为60～70℃并用N₂保护的烘箱中干燥燥10h～48h，得到石墨烯/聚希夫碱聚合物复合材料；

其中步骤三中石墨烯与聚希夫碱的质量比是(0.5～1)∶1，肌氨酸与聚希夫碱的质量比为1∶(3～5)，聚希夫碱的质量与N，N′-二甲基甲酰胺的体积的比为1g∶(20～50)mL。

步骤一中采用Hummers法将石墨制成氧化石墨的具体步骤为：

A、分别称取质量百分浓度为98％的浓硫酸、石墨粉、硝酸钠、高锰酸钾和蒸馏水，其中石墨粉质量与质量百分浓度为98％的浓硫酸的体积的比为1g∶(20～50)mL、石墨粉与硝酸钠的质量比为1∶(0.2～1.5)、石墨粉与高锰酸钾的质量比为1∶(4～7)、石墨粉的质量与蒸馏水体积的比为1g∶(20～30)mL；

B、将步骤一称取的石墨粉和硝酸钠混合均匀，得到混合物；将步骤一称取的质量百分浓度为98％的浓硫酸加入反应容器中，再把反应容器放在冰水浴中，在搅拌条件下将混合物加入到反应容器中，再将步骤一称取的高锰酸钾分5～6次加入到反应容器中，控制反应温度不超过10～15℃，搅拌反应2～4h；然后升温至35℃～40℃，继续搅拌3h；

C、将步骤一称取的蒸馏水加入反应容器中，继续搅拌30min～40min；

D、向反应容器中加入双氧水至溶液的颜色由紫红色变成亮黄色为止；

E、将反应容器中的固液混合物离心分离，再将得到的固相物先用浓度为1mol/L HCl溶液洗涤，再用去离子水洗涤至无硫酸根为止，再在温度为60～70℃的真空干燥箱中干燥1h～10天，得到氧化石墨。

步骤二中氧化石墨用水合肼还原成石墨烯的具体步骤如下：

A、称取氧化石墨、水和水合肼，其中氧化石墨的质量与水的体积的比为1g∶(1000～1500)L、氧化石墨的质量与水合肼的体积的比为1g∶(10～30)mL；

B、将步骤一称取的氧化石墨加入到步骤一称取的水中，得到悬浮液，再将悬浮液在功率为500W的条件下超声分散1～5h，得到稳定的分散液；

C、将步骤B得到的稳定的分散液升温至70～80℃，逐滴加入水合肼，滴加完毕后，在温度为80～90℃的条件下搅拌10h～36h，然后过滤，将得到的固相物先用甲醇洗涤、再用水洗涤，再放在温度为60～70℃的真空干燥箱中干燥1～5天，得到石墨烯。

步骤三中的聚希夫碱的结构式为：

n＝1～100且n取整数；其中R₁为其中R′为H或-CH₃，m＝1～8，R″为(CH₂)pCH₃，p为0～8。

本发明的石墨烯/聚希夫碱聚合物复合材料的应用是作为光电材料和检测传感器件的应用。

本发明的石墨烯/聚希夫碱聚合物复合材料的应用是在制作电致变色显示器件中的应用。