[发明专利]包含石墨烯的组合物

说明书

包含石墨烯片和至少一种酸的组合物。所述组合物可任选包含聚合物。它们可为油墨或涂料的形式。所述酸可为有机酸或无机酸。所述酸在水中的pKa优选小于约4，或更优选小于约3，或还更优选小于约2.5。在水中的pKa可小于约2，或小于约1，或小于约0。无机酸的实例包括硫酸、盐酸、硝酸、亚硝酸、磷酸、硼酸、氢溴酸、高氯酸等。酸的实例包括基于硫的酸，例如磺酸、聚磺酸、亚磺酸，包括单体和聚合有机磺酸，例如芳族磺酸例如苯磺酸、烷基苯磺酸、烷基和脂族磺酸、甲苯磺酸和萘磺酸。

相关申请引用

本申请要求以下申请的优先权：2011年11月14日提交的美国临时申请61/559715，2012年2月7日提交的61/596216，2012年2月7日提交的61/596220，和2012年2月8日提交的61/596224，其全体内容通过引用在此并入。

发明领域

本发明涉及包含石墨烯和至少一种酸的组合物。

关于联邦资助的研究与开发的声明

本发明使用NSF提供的许可号为IIP-1152700和IIP-1046880的政府支持而完成。政府具有本发明的某些权利。

背景

由于它的许多优良的性质，石墨烯越来越多地用于许多实际应用：导电油墨和涂料、聚合物复合物、传感器(例如气敏传感器、生物传感器等)、电极、热转印应用、储能装置(例如电池和超级电容器)、太阳能电池等。在一些情况下，石墨烯以与其它的组分（例如聚合粘结剂，其可提高所述组合物的机械性能，还有其他优点）的组合物来使用。即使成功的石墨烯已经有许多这样的应用，还是期望获得具有增强的性质（例如电导率、热导率、机械性能等）的石墨烯组合物。

发明概要

本文公开和请求保护的为包含石墨烯片和至少一种酸的组合物。所述组合物还可包含一种或多种粘结剂。本文还公开和请求保护包含含有石墨烯片和至少一种酸的组合物的油墨和涂料。

发明详述

所述组合物包含石墨烯片和至少一种酸。它们可任选包含至少一种聚合物。

所述组合物还可包含一种或多种酸催化剂。所述酸可为有机酸或无机酸。所述酸在水中的pKa优选小于约4，或更优选小于约3，或还更优选小于约2.5。在水中的pKa可小于约2，或小于约1，或小于约0。所述酸可为封闭(blocked)的形式。在这样的情况下，pKa基于未封闭的酸。所述酸可为固化催化剂。

无机酸的实例包括硫酸、盐酸、硝酸、亚硝酸、磷酸、硼酸、氢溴酸、高氯酸等。

酸的实例包括基于硫的酸，例如磺酸、聚磺酸(例如二磺酸)、亚磺酸、包括单体和聚合有机磺酸，例如芳族磺酸例如苯磺酸、烷基苯磺酸、烷基和脂族磺酸、甲苯磺酸和萘磺酸。磺酸的实例包括单体磺酸，例如对甲苯磺酸、苯磺酸、甲酚磺酸、4-乙基苯磺酸、二甲苯磺酸、二甲基苯磺酸、羟苯磺酸、二壬基萘磺酸(DNNSA)、二壬基萘二磺酸(DNNDSA)、十二烷基苯磺酸(DDBSA)、甲磺酸等。实例还包括磺酸树脂例如聚(苯乙烯磺酸)、磺化含氟聚合物(例如磺化四氟乙烯(例如Nafion^®))等。

所述酸可为基于磷的酸，例如磷酸和它的衍生物、亚磷酸和它的衍生物、基于有机磷和磷酸酯的酸，例如烷基和二烷基酸式磷酸酯等。实例包括酸式磷酸戊酯、酸式磷酸二戊酯、酸式磷酸丁酯、酸式磷酸二丁酯、酸式磷酸乙酯、酸式磷酸二乙酯、酸式磷酸辛酯、酸式磷酸二辛酯等。它们可为基于磷的酸的金属盐，例如磷酸和磷酸酯的金属盐。