[发明专利]氮掺石墨烯改性石墨原浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨原浆，具体地，涉及氮掺石墨烯改性石墨原浆及其制备方法。

背景技术

石墨原浆是以导电石墨或者炭黑等作为主要原料，调配制成的石墨原浆广泛应用于通讯制品、电脑、便携式电子产品、网络硬件、医疗仪器、家庭电子产品和航天电子产品等。而一般的石墨原浆的导电性能有待进一步的提高，另外石墨原浆的涂刷厚度也是导致其导电性不高的主要原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种氮掺石墨烯改性石墨原浆，该氮掺石墨烯改性石墨原浆具有很强的导电性能，且单位用量少。

为了实现上述目的，本发明提供了一种氮掺石墨烯改性石墨原浆的制备方法，包括：将氮掺石墨烯、导电石墨、树脂、玻璃粉、锌粉、乙二醇乙醚、羟丙基甲基纤维素和聚乙烯基吡咯烷酮进行搅拌得到所述氮掺石墨烯改性石墨原浆；

其中，氮掺石墨烯的制备方法如下：先将尿素加入到氧化石墨烯溶液中进行混合，接着进行干燥得到混合粉末；最后将混合粉末进行煅烧得到所述氮掺石墨烯；氧化石墨烯溶液的浓度为10mg/mL，相对于100重量份的氧化石墨烯溶液，尿素的用量为100-150重量份。。

为了提高制得的氮掺石墨烯改性石墨原浆优选地，相对于100重量份的导电石墨，氮掺石墨烯的用量为10-20重量份，树脂的用量为20-25重量份，玻璃粉的用量为1-5重量份，锌粉的用量为1-5重量份，乙二醇乙醚的用量为20-29重量份，羟丙基甲基纤维素的用量为1-5重量份，聚乙烯基吡咯烷酮的用量为1-5重量份。

为了提高石墨原浆的粘结性，加入了树脂，优选地，树脂选自聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、脲醛树脂或聚氨酯树脂中的一种或多种。

优选地，聚丙烯树脂的重均分子量为1万-2万、聚乙烯树脂的重均分子量为2万-4万、脲醛树脂的重均分子量为1万-2万或聚氨酯树脂的重均分子量为1万-2万。

为了提高石墨原浆中各原来的分散性，采用搅拌的方式进行混合，优选地，述搅拌的转速为2000-3000rpm，搅拌的时间为1-2h。

在本发明氮掺石墨烯的制备过程中：为了提高其制备率，优选地，煅烧的步骤为：自20℃开始升温至800℃并在800℃维持1h，其中升温速率为5℃/min；接着以10℃/min的降温速率降温至30℃；其中，煅烧的气氛为N₂，N₂的流量为0.001m₃/h。

在本发明中，为了提高氮掺石墨烯的制备率，将尿素充分与氧化石墨烯进行混合后采用鼓风干燥的方式进行干燥，优选地，干燥的温度为40-60℃，干燥的时间为6-10h。

本发明还提供了一种由上述制备方法制得的氮掺石墨烯改性石墨原浆。

通过上述技术方案，本发明通过以导电石墨为主要的原料，加入了氮掺石墨烯提高了原浆的导电性能同时可以减少单位用量；此外，添加了树脂、玻璃粉、锌粉、乙二醇乙醚、羟丙基甲基纤维素和聚乙烯基吡咯烷酮等助剂提高了各原料的分散性并进一步提高原浆的导电性能。其中，加入的羟丙基提高甲基纤维素可以有效减少导电石墨以及氮掺石墨烯的用量。

该制备方法原料简单易得，工艺简单能够批量生产。另外，本发明中氮掺石墨烯的制备直接以来源丰富的尿素作为氮源，利用氧化石墨在高温处理后直接被还原成石墨烯同时在氮源存在的情况下制得了氮掺石墨烯。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

制备例1

氮掺石墨烯的制备：将100g尿素(分析纯)加入到100mL的氧化石墨烯溶液中，充分搅拌混合后；在40℃下鼓风干燥10h得到混合粉末；接着将混合粉末进行煅烧得到所述氮掺石墨烯。其中，所用的煅烧的步骤为：自20℃开始升温至800℃并在800℃维持1h，其中升温速率为5℃/min；接着以10℃/min的降温速率降温至30℃；其中，所述煅烧的气氛为N2，N2的流量为0.001m3/h。

制备例2