[发明专利]一种石墨烯导电微球的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及石墨烯导电球的制备与应用领域，具体为一种利用氧化石墨烯包覆微球再经还原制备石墨烯导电微球的方法及其应用。该石墨烯导电微球主要由无机、有机或无机/有机复合微球作为支撑结构，其外包覆石墨烯导电层组成，其制备方法主要包括：(1)在氧化石墨烯水溶液中加入表面活性剂，超声至混合均匀；(2)将微球加入到上述溶液中，超声混合的同时加入还原剂；(3)加热、搅拌将包覆在微球表面的氧化石墨烯还原；(4)离心分离、清洗、干燥得到均匀包覆的石墨烯导电球。本发明工艺简单、操作快捷、产率高、适于工业化生产，所制备的石墨烯导电球可替代传统的包覆了金、镍等导电球作为导电、导热填料应用于压敏、热敏、导电元件中。

技术领域

本发明涉及石墨烯导电球的制备与应用领域，具体为一种利用氧化石墨烯包覆无机、有机或无机/有机复合微球再经还原制备石墨烯导电微球的方法及其应用。

背景技术

核壳型导电粒子，又称为包覆型导电粒子，由无机、有机或无机/有机复合粒子作为支撑结构，其外通过化学键或者其他相互作用包覆导电层组成，整合了核结构优异的机械性能和外壳的导电、导热、电磁屏蔽以及抗静电等性能，具有结构可设计、电导率可调及形态特征可控制等优点，在化工、医学、电子信息、军事等领域有着广阔的应用前景。目前，工业上制备这种导电粒子一般采用电化学沉积、化学镀或者紫外辐照法等方法在微球表面包覆金、银、镍等无机导电材料，导电性能优异，但是在生产过程中存在工艺复杂、成本高、导电层易碎裂和脱落等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化石墨烯包覆无机、有机或无机/有机复合微球再经还原制备石墨烯导电微球的方法及其应用，通过对氧化石墨烯与微球混合加热搅拌的同时进行还原操作，最终制备成单分散的石墨烯导电微球。该方法工艺简单、快捷、产率高、设备简单、成本低，易于进行大规模生产，得到的石墨烯导电球具有良好的导电性与抗压性，可以避免目前产业化生产中的包覆金或镍微球价格昂贵、设备复杂以及应用中导电层易破碎和脱落等难题。

本发明的技术方案是：

一种石墨烯导电微球的制备方法，所述导电球由无机、有机或无机/有机复合微球作为支撑结构，其外包覆石墨烯导电层组成，利用氧化石墨烯将微球均匀包覆的同时将其还原为石墨烯来制备，包括如下步骤：

1)在氧化石墨烯水溶液中加入表面活性剂，超声至混合均匀形成混合溶液；

2)将微球加入到上述溶液中，超声混合的同时加入还原剂；

3)将混合溶液边加热边搅拌，将包覆在微球表面的氧化石墨烯还原；

4)离心分离、清洗、干燥得到均匀包覆的石墨烯导电微球。

所述的石墨烯导电微球的制备方法，步骤1)中，氧化石墨烯的片径尺寸为0.1～100μm，氧化石墨烯在水溶液中浓度为0.05～10mg/mL。

所述的石墨烯导电微球的制备方法，步骤1)中，表面活性剂为易溶于水的：十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸铵或十四烷基硫酸钠，在混合溶液中浓度为0.025～20mg/mL。

所述的石墨烯导电微球的制备方法，步骤2)中，微球为：硅、玻璃、铝、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛之一种或两种以上混合的无机微球；或者，微球为：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯之一种或两种以上混合的有机微球；或者，微球为：上述无机微球材料与有机微球材料复合的微球，尺寸均一、直径为0.5～100μm，微球与氧化石墨烯的质量比为10:1～100000:1。

所述的石墨烯导电微球的制备方法，步骤2)中，还原剂为：水合肼、乙二胺、维生素C、氢碘酸、氨水、硼氢化钠、硫化钠、铁单质、强碱或还原性糖，还原剂与氧化石墨烯的质量比为0.1:1～10:1。

所述的石墨烯导电微球的制备方法，步骤3)中，混合溶液加热温度为30～120℃，搅拌时间为0.5～48h。