[发明专利]一种高导电石墨烯纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种高导电石墨烯纤维，其特征在于，该纤维由石墨烯沿着轴向有序排列而成，石墨烯层间距0.3~0.4nm，石墨烯片层之间掺杂有溴、碘、溴化碘、氯化碘、钾、钙、氯化铁、氯化钼、氯化铝或氯化铜，掺杂剂的质量为石墨烯质量的10~30%；石墨烯纤维的取向度为80~90%。

2.一种权利要求1所述的高导电石墨烯纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将1重量份的氧化石墨烯，10~100重量份的溶剂混合，超声分散后得到氧化石墨烯纺丝液；

（2）将步骤（1）得到的氧化石墨烯纺丝液，以1~100 mL/h的挤出速度，通过孔径为30~300μm的纺丝头，在10~50℃的凝固浴中停留5~60s，收集得到连续的氧化石墨烯纤维；

（3）将步骤（2）中所得的氧化石墨烯纤维置于还原剂中还原，洗涤干燥，得到初级石墨烯纤维；

（4）将步骤（3）中所得的初级石墨烯纤维置于1000~3000℃的石墨炉中，在气氛中热处理1~4h，得到高质量石墨烯纤维；

（5）将步骤（4）中所得到的高质量石墨烯纤维置于掺杂剂蒸汽中处理1~24h，得到高导电的石墨烯纤维。

3.根据权利要求2所述高导电石墨烯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的溶剂由二甲亚砜、N, N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃中的一种或者多种按照任意配比混合组成。

4.根据权利要求2 所述高导电石墨烯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的凝固液主要由甲醇、乙醇、乙酸乙酯、正丁醇、乙二醇、乙酸丁酯、醋酸正丙酯、乙酸、丙酮中的一种或多种按照任意配比混合组成。

5.根据权利要求2所述高导电石墨烯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的还原剂由水合肼、氢溴酸、氢碘酸、醋酸、三氟乙酸中的一种或多种按照任意配比混合组成。

6.根据权利要求2所述高导电石墨烯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中所用的气氛是氢气、氩气、氮气中的一种或多种按照任意配比混合组成。

7.根据权利要求2 所述高导电石墨烯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中掺杂剂蒸汽为溴蒸汽、碘蒸气、溴化碘蒸汽、氯化碘蒸汽、钾蒸汽、钙蒸汽、氯化铁蒸汽、氯化钼蒸汽、氯化铝蒸汽、氯化铜蒸汽。

8.根据权利要求2所述高导电石墨烯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述氧化石墨烯为径向尺寸15~35μm的单层氧化石墨烯。