[发明专利]一种高分散型石墨烯基导电钛白粉的制备方法

说明书

本发明公开一种高分散型石墨烯基导电钛白粉的制备方法，按如下步骤依次实施：1）将二氧化钛加入烧杯中，加入去离子水进行分散，制成二氧化钛溶液；加入二氧化钛的聚乙二醇溶液，调整溶液pH；进行超声处理；接续进行搅拌；2）称取一定质量百分数石墨烯；将所述石墨烯加入到十二烷基苯磺酸钠溶液中，进行超声处理；将石墨烯溶液加入到步骤1）中，进行超声处理；3）配置阳离子型聚丙烯酰胺溶液，进行超声处理；将聚丙烯酰胺溶液滴加到步骤2）中；4）反应结束后，调节pH，进行超声处理，即得目的产物。本发明目的产物既具有高导电性，又具有水溶液中的高分散性，可以直接在水性涂料和防静电材料中应用，不会产生二次污染，成本较低。

技术领域

本发明属导电钛白粉制备方法领域，尤其涉及一种导电涂料、防静电用高分散型石墨烯基导电钛白粉的制备方法。

背景技术

钛白粉是国民经济发展的基础材料，航空、航天、汽车、机械制造、电力、通讯、建筑、家电等绝大部分行业都以钛白粉为生产基础。随着现代化工、农业和科学技术的突飞猛进，钛白粉在人类发展中的地位愈来愈重要。根据行业协会统计，2016年我国钛白粉企业共生产钛白粉259.72万吨，同比增长11.8%，其中导电钛白粉被广泛应用于电磁屏蔽、抗静电材料、气敏元件、红外吸收隔热材料和电极材料等，是一种极具发展潜力的新型导电材料[Qian Liu, Liang Zhang, Jian-FengChen, YuanLe. Synthesis of TiO₂@ATO core–shell nanofibers using coaxial electrospinning [J]. Materials Letters, 2014,137: 339–342.]。

目前，导电钛白粉通常采用ATO法制得。ATO型复合导电粉的制备流程一般是先将载体进行预分散，然后采用液相法（如化学沉淀法、醇盐法和蒸发法等）进行金属氧化物的包覆、过滤、洗涤和干燥焙烧。化学沉淀法在工业生产中广泛应用，如Y. Wang等[YingWang, Ji Zheng, Fei Jiang, Meng Zhang. Synthesis and conductive performanceof antimony-doped tin oxide-coated TiO₂ by the co-precipitation method [J]. JMater Sci: Mater Electron, 2014, 25:4524–4530.]以二氧化钛为基体，合成了Sb_xSn_1-xO₂粒子为25nm，电阻率为2.546×10³Ω•cm的Sb–SnO₂/TiO₂复合导电粉；同时本课题组也通过优化反应条件合成颗粒均一粒径大小在8nm左右的TiO₂/Sb_xSn_1-xO₂复合导电粉，其电阻率为18Ω•cm[钱建华, 孙科, 刘琳, 邢锦娟，导电TiO₂粉体的制备及性能研究 [J]，化学研究与应用, 2016, 28（3）: 350-354.]。ATO法制备导电钛白粉过程中加入导电剂的量一般为TiO₂质量的30%左右，成本高昂，资源耗用量大，期间产生大量的废酸、废碱，不符合国家环保要求，严重制约了导电钛白粉的推广应用。

近年来备受关注的石墨烯电子迁移率可达到2×10⁵cm²/V•s，约为硅中电子迁移率的140倍，砷化镓的20倍，电阻率比铜或银的还要低，仅为10^-6Ω•cm，是室温下导电最好的材料。因此，利用石墨烯优异的导电性能制备导电钛白粉具有广阔的市场前景和重要的现实意义。

发明内容

本发明旨在提供一种高分散型石墨烯基导电钛白粉的制备方法，该钛白粉既具有高导电性，又具有水溶液中的高分散性，使用本发明制备的石墨烯基导电钛白粉可以直接在水性涂料和防静电材料中应用，不会产生二次污染，成本较低，操作简单。