A method for preparing graphene / silica composite particles belongs to the field of nano composite materials. A solution to the problem of dispersion of graphene and silica in rubber. The invention mainly adopts the construction of graphene aerogel, and then disperses the silica in the microporous of the aerogel. Avoid the accumulation of the two. The invention uses graphene oxide as precursor by controlling the graphene oxide properties, chemical reduction type, drying process, with special morphology, size and excellent physical properties of graphene / silica aerogels with low density, high porosity, high surface area, low thermal conductivity and stable chemical properties. The aerogel was added into the rubber to ensure the dispersion of graphene sheets in the rubber matrix, and to improve the interface effect between graphene and rubber. The aerogel is a three-dimensional carbon material with large porosity and specific surface area, which can be used as an excellent material for rubber reinforcement, and the preparation process is greatly improved compared with the previous process.
【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯/二氧化硅复合粒子的制备方法
本专利技术涉及一种石墨烯材料应用,属于纳米复合材料领域。
技术介绍
石墨烯是一种由sp2轨道杂化的碳原子紧密堆积而成的单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料。2004年由英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用胶带剥离高定向石墨的方法首次成功制得真正能够独立存在的二维石墨烯晶体。石墨烯在平面内有无限重复的周期结构,在垂直于平面的方向只有纳米尺度,可以看作是具有宏观尺寸的纳米材料。石墨烯具有高比表面积,大宽高比,高模量以及良好的溶剂分散性,是一种很有潜力的橡胶增强填料。要使得石墨烯在橡胶复合材料中实现性能的最大化,实现石墨烯在橡胶基体中的均匀分散以及获得良好的界面,在橡胶基体中的分散是橡胶增强的一大问题,而解决石墨烯在橡胶基体中的分散仍然是获得高性能橡胶制品的难点和关键。同时,二氧化硅作为传统橡胶采用的增强剂,具有非常独特的作用。二氧化硅增强的橡胶中,具有滚动阻力低,抗湿滑性能好的特点。但同时二氧化硅由于是纳米颗粒,具有强烈的聚集倾向,在橡胶中的分散也是一大难点。因此本专利提出构建一种石墨烯和二氧化硅的复合填料,同时解决石墨烯和二氧化硅在橡胶中分散难、易团聚的问题。主要方法是在石墨烯和二氧化硅混合的过程中,构建石墨烯的气凝胶结构。实现二氧化硅粒子存在于石墨烯的气凝胶的微孔中,最终实现两种粒子相互的隔离,达到相互分散的结果。最终将这种复合粒子和橡胶复合,得到新型的石墨烯/二氧化硅橡胶纳米复合材料,其综合性能高于将石墨烯和二氧化硅分别掺杂于橡胶中的复合材料的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提高一种石墨烯/二氧化 ...
【技术保护点】
一种石墨烯/二氧化硅复合粒子的制备方法,其特征在于,具体步骤按照如下进行:步骤一:(1)将氧化石墨烯与溶剂混合后得到氧化石墨烯的溶液,放在超声仪中进一步超声分散,超声的频率为100~5000HZ、温度为0~100℃,超声时间为0.1~4h,得到浓度为0.1mg/ml~50mg/ml的氧化石墨烯溶液;(2)将二氧化硅与氧化石墨烯以质量比(1~50):1把二氧化硅加入氧化石墨烯溶液中,然后进行超声分散得到氧化石墨烯/二氧化硅溶液,其中超声的频率为100~5000W,时间为0.1~4h,温度控制在50℃以下;将分散剂与二氧化硅以质量比(1~20):1把分散剂加入氧化石墨烯/二氧化硅溶液中,将上述溶液在室温下混合1‑150min,使分散剂完全溶解,得到均匀分散的氧化石墨烯/二氧化硅溶液;步骤二:(1)将还原剂与氧化石墨烯以质量比(0.1~30):1在氧化石墨烯/二氧化硅溶液加入还原剂,混合1‑180分钟,然后将混合液加热恒温保持在10~80℃,反应0.5~36h,得到石墨烯/二氧化硅的凝胶;(2)将上述得到的石墨烯/二氧化硅凝胶先反复用乙醇清洗1~10次;(3)将反复用乙醇清洗过的石墨烯/二氧 ...
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/二氧化硅复合粒子的制备方法,其特征在于,具体步骤按照如下进行:步骤一:(1)将氧化石墨烯与溶剂混合后得到氧化石墨烯的溶液,放在超声仪中进一步超声分散,超声的频率为100~5000HZ、温度为0~100℃,超声时间为0.1~4h,得到浓度为0.1mg/ml~50mg/ml的氧化石墨烯溶液;(2)将二氧化硅与氧化石墨烯以质量比(1~50):1把二氧化硅加入氧化石墨烯溶液中,然后进行超声分散得到氧化石墨烯/二氧化硅溶液,其中超声的频率为100~5000W,时间为0.1~4h,温度控制在50℃以下;将分散剂与二氧化硅以质量比(1~20):1把分散剂加入氧化石墨烯/二氧化硅溶液中,将上述溶液在室温下混合1-150min,使分散剂完全溶解,得到均匀分散的氧化石墨烯/二氧化硅溶液;步骤二:(1)将还原剂与氧化石墨烯以质量比(0.1~30):1在氧化石墨烯/二氧化硅溶液加入还原剂,混合1-180分钟,然后将混合液加热恒温保持在10~80℃,反应0.5~36h,得到石墨烯/二氧化硅的凝胶;(2)将上述得到的石墨烯/二氧化硅凝胶先反复用乙醇清洗1~10次;(3)将反复用乙醇清洗过的石墨烯/二氧化硅液体凝胶,再用溶解氧化石墨烯的同种溶剂置换凝胶中的液体,置换时间为1~3天;步骤三:将石墨烯/二氧化硅液体凝胶...
【专利技术属性】
技术研发人员:温世鹏,涂菁琬,刘力,
申请(专利权)人:北京化工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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