一种石墨烯分散液、其制备方法及应用技术

技术编号:15906491 阅读:36 留言:0更新日期:2017-08-01 20:40
本发明专利技术公开了一种石墨烯分散液、其制备方法与应用。所述石墨烯分散液的制备方法包括:提供分散剂,所述分散剂包括纳米级氧化石墨烯;将石墨烯、分散剂及溶剂混合均匀,并进行超声辅助搅拌,获得石墨烯分散液。本发明专利技术的石墨烯分散液的制备方法工艺简单,而且选用纳米级氧化石墨烯作为分散剂具有π键和亲水基团,既可以与石墨烯有良好的结合,又可在溶剂中具有良好的溶解性,所以添加制备而成的分散剂可有效提高石墨烯的分散性;制备得到的石墨烯分散液稳定性好、分散均匀、浓度高、可长期保存,可应用于润滑材料、导热材料、抗静电材料、导电油墨、电子产品的电磁屏蔽材料、锂离子电池的导电添加剂、微波吸收材料等领域。

Graphene dispersion liquid, preparation method and application thereof

The invention discloses a graphene dispersion solution, a preparation method and an application thereof. Including the preparation method of graphene dispersion: dispersing agent, the dispersing agent including nano graphene oxide; graphene, dispersion agent and a solvent are mixed evenly, and ultrasonic assisted stirring to obtain graphene dispersion. Process for the preparation of graphene dispersions of the invention is simple, and the use of nano graphene oxide as dispersing agent with pi bond and hydrophilic groups, can be well combined with graphene, but also has good solubility in the solvent, so adding prepared dispersant can effectively improve the the dispersion of graphene; graphene prepared by dispersion stability, uniform dispersion, high concentration, can be stored for a long time, can be used in the field of lubricating materials, conductive material, antistatic material, conductive inks, electronic products, electromagnetic shielding materials, lithium ion batteries, conductive additive, microwave absorbing materials etc..

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯分散液、其制备方法及应用
本专利技术涉及一种石墨烯分散液,尤其涉及一种浓度较高且能够稳定存在的石墨烯水分散液、其制备方法与应用,属于纳米级石墨材料

技术介绍
石墨烯是一种被誉为“材料之王”的新型碳纳米材料。自从2004年由英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫发现以来,石墨烯一直是人们的研究热点,它由单层碳原子组成,具有优异的电学、机械、光学和热学等方面的特性,在复合材料、储能材料、电池材料、电子器件、生物材料等领域具有广泛的应用前景。然而,在实际应用过程中如何获得稳定性较好的石墨烯分散液是一个亟待解决的难题。由于石墨烯表面呈惰性状态,化学结构较稳定,很难与其他介质间进行相互作用,同时石墨烯片层之间的作用力比较强,极易造成石墨烯之间的团聚。石墨烯在极性溶剂中较差的分散稳定性限制了其在诸多领域的实际应用。目前,制备高浓度、高稳定性石墨烯分撒液是解决石墨烯下游应用的一项重要技术。现阶段石墨烯分散液的制备通常是在制备过程中添加偶联剂、改性剂进行石墨烯的修饰,但是这种工艺方法操作比较复杂,得到的分散液性能并不理想而且浓度较低,同时所添加的分散剂作为杂质也会在一定程度上影响其后续应用。例如,CN106185895A公开了一种石墨烯分散液的制备方法,包括:将石墨烯与分散剂溶液混合,经一次高剪切液相剥离和二次高压剥离,获得一种稳定的石墨烯分散液。CN104556020A公开了一种石墨烯乙醇分散液的制备方法,包括:先将石墨粉溶入N-甲基吡咯烷酮中进行超声剥离得到石墨烯的N-甲基吡咯烷酮溶液,再通过离心筛选处理得到片径均匀的石墨烯的N-甲基吡咯烷酮溶液,再经过滤烘干处理得到石墨烯固体,将得到的石墨烯固体分散到乙醇中,经多次超声、过滤得到石墨烯乙醇分散液。但是前述的现有制备方法在分散剂选择、制备工艺上都存在一定的问题。例如,一般的分散剂会破坏分散液中石墨烯的结构,引入杂质,影响其后续应用,同时制备工艺比较复杂,所需设备要求高,且不利于产业化制备石墨烯分散液。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种石墨烯分散液及其制备方法,以克服现有技术中的不足。本专利技术的又一目的在于提供前述石墨烯分散液的用途。为实现前述专利技术目的,本专利技术采用的技术方案包括:本专利技术实施例提供了一种石墨烯分散液的制备方法,其包括:提供分散剂,所述分散剂包括纳米级氧化石墨烯;将平均粒径小于等于70μm的分散剂及溶剂混合均匀,并进行超声辅助搅拌,获得石墨烯分散液。作为优选方案之一,所述制备方法包括:将所述纳米级氧化石墨烯加入溶剂中,并超声10~30min,所述超声的功率为60~90Hz,得到纳米氧化石墨烯溶液;向所述纳米氧化石墨烯溶液中加入石墨烯,并进行超声辅助搅拌,获得所述石墨烯分散液。优选的,所述溶剂包括水;尤其优选的,所述溶剂为去离子水。进一步的,所述纳米级氧化石墨烯的层数为1~5层,平均片径为10~200nm。进一步的,在所述纳米级氧化石墨烯中氧原子与碳原子的质量比为1:2~1:5。优选的,在所述石墨烯分散液中,所述纳米级氧化石墨烯的浓度为0.1~4mg/ml。进一步的,在所述石墨烯分散液中,所述石墨烯的浓度为2~20mg/ml。优选的,所述石墨烯的平均粒径为50nm~70μm。优选的,所述石墨烯与纳米级氧化石墨烯的质量比为(0.001~2):(0.01~0.2)。作为优选方案之一,所述超声辅助搅拌的搅拌速度为400~800r/min,搅拌时间为3~5h。本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的石墨烯分散液,其包括石墨烯、分散剂及溶剂,所述分散剂包括纳米级氧化石墨烯。作为优选方案之一,所述石墨烯分散液包括按照质量百分比计算的如下组分:0.001~2%的石墨烯、0.01~0.2%的分散剂及余量的溶剂。本专利技术实施例还提供了前述的石墨烯分散液在制备润滑材料、导热材料、抗静电材料、导电油墨、电子产品的电磁屏蔽材料、锂离子电池的导电添加剂、微波吸收材料中的用途。与现有技术相比,本专利技术的优点包括:1.本专利技术提供的石墨烯分散液的制备方法与现有技术相比,工艺简单,而且所选分散剂具有π键和亲水基团,既可以与石墨烯有良好的结合,又可在溶剂中具有良好的溶解性,所以添加制备而成的分散剂可有效提高石墨烯的分散性,而且不会在石墨烯分散体系中引入杂质,从而很好的保存了石墨烯电学方面的性能;2.本专利技术提供的石墨烯分散液以纳米级氧化石墨烯作为分散剂,稳定性好、分散均匀、浓度高、可长期保存,静置两个月未见沉淀,可应用于润滑材料、导热材料、抗静电材料、导电油墨、电子产品的电磁屏蔽材料、锂离子电池的导电添加剂、微波吸收材料等领域。附图说明图1为本专利技术实施例1所制备的氧化石墨烯溶液的照片示意图;图2为本专利技术实施例1所制备的石墨烯分散液静置2个月后的照片示意图;图3为本专利技术实施例4所制备的石墨烯分散液静置2个月后的照片示意图;图4为本专利技术对比例2所制备的石墨烯分散液静置2小时后的照片示意图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足,本案专利技术人经长期研究和大量实践,得以提出本专利技术的技术方案,主要是用纳米级氧化石墨烯作为分散剂,将不同规格纳米级氧化石墨、石墨烯及溶剂烯按照一定的质量比混合,经超声辅助搅拌,即可得到分散性良好的石墨烯分散液。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术实施例的一个方面提供了一种石墨烯分散液的制备方法,其包括:提供分散剂,所述分散剂包括纳米级氧化石墨烯;将平均粒径小于等于70μm的石墨烯、分散剂及溶剂混合均匀,并进行超声辅助搅拌,获得石墨烯分散液。作为优选方案之一,所述制备方法包括:将所述纳米级氧化石墨烯加入溶剂中,,并超声10~30min,所述超声的功率为60~90Hz,得到纳米氧化石墨烯溶液;向所述纳米氧化石墨烯溶液中加入石墨烯,并进行超声辅助搅拌,获得所述石墨烯分散液。优选的,所述溶剂包括水;尤其优选的,所述溶剂选自于去离子水。进一步的,所述纳米级氧化石墨烯的层数为1~5层,平均片径为10~200nm。进一步的,在所述纳米级氧化石墨烯中氧原子与碳原子的原子比(即O:C)为1:2~1:5。优选的,在所述石墨烯分散液中,所述纳米级氧化石墨烯的浓度为0.1~4mg/ml。进一步的,在所述石墨烯分散液中,所述石墨烯的浓度为2~20mg/ml。优选的,所述石墨烯的平均粒径为50nm~70μm。优选的,所述石墨烯与纳米级氧化石墨烯的质量比为(0.001~2):(0.01~0.2)。作为优选方案之一,所述超声辅助搅拌的搅拌速度为400~800r/min,搅拌时间为3~5h。本专利技术实施例的另一个方面还提供了一种石墨烯分散液,其包括石墨烯、分散剂及溶剂,所述分散剂包括纳米级氧化石墨烯,所制备的石墨烯分散液分散稳定性较好,静置两个月未见沉淀。作为优选方案之一,所述石墨烯分散液包括按照质量百分比计算的如下组分:0.001~2%的石墨烯、0.01~0.2%的分散剂及余量的溶剂。本专利技术所述的石墨烯分散液,当石墨烯、分散剂及溶剂的总重量为100份时,石墨烯为0.001~2重量份,分散剂为0.01~0.2重量份,其余为溶剂。优选的,所述石墨的平均粒径小于等于70μm,尤其优选为50nm~70μm。优选的,所述溶剂包括水,尤其选自于去离子水。优本文档来自技高网
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一种石墨烯分散液、其制备方法及应用

【技术保护点】
一种石墨烯分散液的制备方法,其特征在于包括:提供分散剂,所述分散剂包括纳米级氧化石墨烯;将平均粒径小于等于70μm的石墨烯、分散剂及溶剂混合均匀,并进行超声辅助搅拌,获得石墨烯分散液。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯分散液的制备方法,其特征在于包括:提供分散剂,所述分散剂包括纳米级氧化石墨烯;将平均粒径小于等于70μm的石墨烯、分散剂及溶剂混合均匀,并进行超声辅助搅拌,获得石墨烯分散液。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于包括:将所述纳米级氧化石墨烯加入溶剂中,并超声10~30min,所述超声的功率为60~90Hz,得到纳米氧化石墨烯溶液;向所述纳米氧化石墨烯溶液中加入石墨烯,并进行超声辅助搅拌,获得所述石墨烯分散液。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述溶剂包括水;优选的,所述溶剂为去离子水。4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述纳米级氧化石墨烯的层数为1~5层,平均片径为10~200nm;和/或,在所述纳米级氧化石墨烯中氧原子与碳原子的原子比为1:2~1:5。5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:在所述石墨烯分散液中,所述纳米级氧化石墨烯的浓度为0.1~4mg/ml;和/或,在所述石墨烯分散液中,所述石墨烯的浓度为2~20mg/ml;优选的,所述石墨烯的平均粒径为50nm~70μm;和/或,所述石墨烯与纳米级氧化石墨烯的质量比为(0.001~2):(0.01~0.2)。6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:...

【专利技术属性】
技术研发人员:张明杰张凌孙淑华
申请(专利权)人:上海烯古能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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