[发明专利]一种无机掺杂石墨烯薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无机掺杂石墨烯薄膜及其制备方法，所述的无机掺杂石墨烯薄膜是由下述重量份的原料组成的：木质素10‑16、氧化石墨烯170‑200、脂肪醇聚氧乙烯醚1‑2、羟基锡酸锌2‑3、吡啶0.1‑0.2、三聚氰氯1‑3、三甘醇二异辛酸酯3‑4、碳纳米管分散液20‑30。本发明实现了木质素与碳纳米管的有效结合，从而提高了成品薄膜的力学强度，本发明的石墨烯薄膜导电稳定性好，综合性能优越。

技术领域

本发明属于薄膜领域，具体涉及一种无机掺杂石墨烯薄膜及其制备方法。

背景技术

石墨烯在2004年被发现是由单层碳原子堆叠而成的二维蜂窝状晶体。石墨烯独特的晶体结构和零带隙能级结构，使其具有优异的力热光电性能，有望在电池、显示器、场效应管、传感器等器件中得到广泛的应用。石墨烯的表面性质，如浸润性、润滑性、黏着性等极大地影响其在器件领域的应用；石墨烯出色的物理性能，促使了其在高分子材料领域中的研究与应用，人们总是努力地尝试将石墨烯与聚合物制成复合材料，试图通过石墨烯来改进聚合物的导电、导热及其他特殊的性能；结构完整的石墨烯由稳定的苯六元环组成，其表面呈惰性，与聚合物之间的相互作用力较小，而石墨烯片层间存在较强的范德华力，易发生聚集，很难在聚合物基体中均匀的分散，这严重影响了石墨烯在聚合物改性中的研究与应用；因此，本发明的目的就是改变传统将石墨烯分散到高分子聚合物中的方式，而将碳纳米管与石墨烯共混成膜，以提高成品薄膜的力学性能和导电性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种无机掺杂石墨烯薄膜及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无机掺杂石墨烯薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：木质素10-16、氧化石墨烯170-200、脂肪醇聚氧乙烯醚1-2、羟基锡酸锌2-3、吡啶0.1-0.2、三聚氰氯1-3、三甘醇二异辛酸酯3-4、碳纳米管分散液20-30。

所述碳纳米管分散液，是由下述重量份的原料组成的：

碳纳米管20-30、甲基丙烯酸甲酯20-37、丙烯酸6-9、过硫酸铵0.5-0.7、8-羟基喹啉铜0.4-1。

所述碳纳米管分散液的制备方法，包括以下步骤：

(1)取过硫酸铵，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀；

(2)取8-羟基喹啉铜，加入到其重量10-15倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入碳纳米管，超声1-2小时，蒸馏除去乙醇，得活化碳纳米管；

(3)取甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸混合，加入到混合料重量6-9倍的去离子水中，搅拌均匀，加入活化碳纳米管，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65-70℃，加入上述过硫酸铵水溶液，保温搅拌3-5小时，出料冷却，即得所述碳纳米管分散液。

所述无机掺杂石墨烯薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)取木质素、氧化钙混合，在60-70℃下保温搅拌1-2小时，加入到混合料重量10-15倍的去离子水中，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀，得木质素分散液；

(2)取三聚氰氯，加入到上述碳纳米管分散液中，在75-80℃下保温搅拌30-40分钟，得酰氯化分散液；

(3)取上述木质素分散液、酰氯化分散液混合，搅拌均匀，加入吡啶，送入到冰水浴中，搅拌反应3-5小时，出料，抽滤，将沉淀水洗，常温干燥，得木质素改性碳纳米管；

(4)取上述木质素改性碳纳米管，与羟基锡酸锌、三甘醇二异辛酸酯、氧化石墨烯混合，加入到混合料重量20-30倍的二甲基甲酰胺中，在70-80℃下保温搅拌1-2小时，均匀的涂覆在玻璃板上，送入烘箱中，在70-75℃下干燥10-13小时，出料冷却，揭膜，即得所述石墨烯薄膜。

本发明的优点：