石墨烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯复合材料及其制备方法，其中，该石墨烯复合材料的制备方法包括：提供一改质溶液，包括一具有儿茶酚基团的化合物、以及一第一溶剂；加入一石墨烯材料于该改质溶液中；以及混合该石墨烯材料以及该改质溶液，以制得一石墨烯复合材料。根据本发明专利技术的石墨烯复合材料的制备方法，可制备出于水中具有高分散性的石墨烯复合材料，且同时制备出具有高导电度的石墨烯复合材料薄膜，有利作为电子产品中薄膜电极等应用。

Graphene composite material and preparation method thereof

The invention discloses a graphene composite material and a preparation method thereof, which comprises the preparation methods of graphene composites: providing a modified solution, including compound, a catechol moiety and a first solvent; adding a graphene material on the modified solution and the mixture; graphene materials and the modified solution to prepare graphene composite materials. According to the method for preparing graphene composite material of the invention, can be prepared from the water with a high dispersion of graphene composite materials, and meanwhile produce graphene composite films with high conductivity, good electronic products as a thin film electrode application.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种石墨烯复合材料及其制备方法，尤其涉及一种于溶剂中具有良好分散性的石墨烯复合材料，及其制备方法。
技术介绍
石墨烯是一种由碳原子组成呈现二维蜂巢晶格状的薄膜，由于组成石墨烯的碳原子间的作用力强，结构稳定，故即使石墨烯仅有一个原子的厚度，其质料依旧强韧且坚固。除了机械性强度的优势外，石墨烯更具有优异的导热性、导电性、透光性等特质，因此其应用范围相当广泛，举例而言，石墨烯可应用于如通讯系统、太阳能板、电池材料、触控面板等电子装置中，另外于生医工程、或环境工程等领域中也有很大的应用潜力。而石墨烯具有优异的载子迁移率及电流承载力，且高可挠性以及高透光等特性，是目前作为电子装置领域中最有潜力的材料。举例而言，石墨烯应用于软性电子元件上可取代公知的氧化铟锡(ITO)导电薄膜，且相较于ITO薄膜，作为电极的石墨烯薄膜具有较高的可挠性、透光度、以及稳定性等优势。传统的石墨烯制造方法包括机械剥离法(mechanicalexfoliation)、化学剥离法(chemicalexfoliation)、化学气相沉积法(chemicalvapordeposition)、或磊晶成长法(Epitaxialgrowth)等，然而上述的制备方法不适合大量生产，且生产成本高，因此实际上的应用受到限制。较新颖的石墨烯制造方法先行制备出氧化石墨烯，接着藉由还原反应而得到石墨烯，然而此法虽然较适合大量生产，但其反应时间长且有时需较高反应温度，所使用的还原剂容易造成环境污染，且更有石墨烯还原不完全的问题，导致所制备的石墨烯品质不佳，导电度不足，难以提高其应用性。另外，由于石墨烯是一种奈米碳材料，具有高比表面积，使其本质上非常容易聚集堆叠，于溶液中的分散性差，特别是在水中，难以得到分布均匀的石墨烯溶液，故难以确保石墨烯之间接触导通，使其进一步形成石墨烯薄膜时，将较为松散，致密度不足，从而影响石墨烯薄膜的导电度。有鉴于此，目前亟需一种制备石墨烯复合材料的方法，其制备成本低廉且可于温和条件下进行，并提供于溶剂中具有良好分散性的石墨烯复合材料，并可使石墨烯复合材料进一步形成一具高致密性的石墨烯薄膜，以改善石墨烯薄膜的导电度，提高石墨烯薄膜于电子产品中的应用潜力。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种石墨烯复合材料的制备方法，其步骤包括：(A)提供一改质溶液，该改质溶液包括一具有儿茶酚基团的化合物、以及一第一溶剂；(B)加入一石墨烯材料于该改质溶液中；以及(C)混合该石墨烯材料以及该改质溶液，以制得一石墨烯复合材料。根据本专利技术所提供的制备方法所制备的石墨烯复合材料中，该具有儿茶酚基团的化合物包覆于该石墨烯材料的表面。根据本专利技术的一较佳实施态样，于步骤(A)中，以该第一溶剂的含量为100重量份为计，该改质溶液可包括0.01至10重量份的该具有儿茶酚基团的化合物，而该具有儿茶酚基团的化合物较佳可为至少一选自由多巴、多巴胺、儿茶酚、去甲肾上腺素(Norepinephrine)、3,4-二羟基苯甲酸、3,4-二羟基苯乙酸、咖啡酸、4-甲基儿茶酚、及4-三级丁基儿茶酚、其盐类、及其衍生物所组成的群组。再者，该第一溶剂较佳可选自由水、醇类及其混合物所组成的群组。如上述的步骤(A)中，该改质溶液较佳包括0.1至5重量份的该具有儿茶酚基团的化合物，更佳包括0.2至1重量份的该具有儿茶酚基团的化合物；该第一溶剂更佳为水；且该具有儿茶酚基团的化合物更佳至少一选自由多巴、多巴胺、儿茶酚、其盐类、及其衍生物所组成的群组。另外，根据本专利技术的一较佳实施态样，于步骤(A)中，该改质溶液可更包括0.01至1.5重量份的一酸碱调节剂，使得该改质溶液具有6至11的pH值。其中，该酸碱调节剂较佳可为三羟甲基氨基甲烷(Tris)。如上述的步骤(A)中，该改质溶液较佳包括0.05至1重量份的酸碱调节剂，更佳包括0.1至0.9重量份的酸碱调节剂，且较佳使得该改质溶液具有7至10的pH值。再者，根据本专利技术的一较佳实施态样，于步骤(B)中，较佳为加入1至7重量份的石墨烯材料。该石墨烯材料为单层石墨烯、多层石墨烯、或经改质的石墨烯等皆可使用。如上述的步骤(B)中，更佳加入3至5重量份的石墨烯材料，更佳为加入4重量份的石墨烯材料，且该石墨烯材料较佳可为单层石墨烯、或多层石墨烯。另外，根据本专利技术的一较佳实施态样，于步骤(C)中，混合该石墨烯材料以及该改质溶液的方法并无特别的限制，只要能使得该改质溶液中的该具有儿茶酚基团的化合物以及该石墨烯材料分散至匀相的方法皆可使用。举例而言，可利用超音波震荡、机械搅拌、或机械球磨等方法。再者，该石墨烯材料以及该改质溶液较佳于10℃至100℃下混合以进行改质，而混合以进行改质的时间并无特别的限制，只要使得该石墨烯材料以及该改质溶液中的该具有儿茶酚基团的化合物分散至匀相即可，而根据本专利技术的一较佳实施态样，其改质时间较佳可约为60分钟至720分钟。如上述的步骤(C)，其中，混合该石墨烯材料以及该改质溶液的方法较佳为超音波震荡，且更佳于20至90℃下混合进行改质，最佳于30至80℃下混合进行改质。根据本专利技术所提供的石墨烯复合材料的制备方法，其所制得的该石墨烯复合材料为一悬浮溶液，可利用本领域中公知的固液分离方法取出该石墨烯复合材料，例如藉由过滤等方法，并干燥以取得该石墨烯复合材料的粉末。据此，本专利技术所提供的石墨烯复合材料的制备方法可更包括步骤(D)：移除该第一溶剂，以制备一石墨烯复合材料粉末。以及，可更包括步骤(E1)分散该石墨烯复合材料粉末于一第二溶剂中，以形成一石墨烯复合材料混合溶液；以及(E2)提供该石墨烯复合材料混合溶液于一基材上，并移除该第二溶剂，以制得一石墨烯复合材料薄膜。根据本专利技术的一较佳实施态样，该第二溶剂较佳为水。由于在水中具有高分散性，可利用真空抽滤等相关成膜技术，将所制备的该石墨烯复合材料粉末于该基材上成膜，以形成致密的该石墨烯复合材料薄膜。本专利技术的另一方面提供一种石墨烯复合材料，该石墨烯复合材料由上述制备方法所制备，且包括：70至99.9重量百分比的一石墨烯材料；以及0.1至30重量百分比的一具有儿茶酚基团的化合物，其中，该具有儿茶酚基团的化合物包覆于该石墨烯材料的表面。如上述的石墨烯复合材料，较佳为包括90至99.5重量百分比的该石墨烯材料、以及0.5至10重量百分比的该具有儿茶酚基团的化合物；更佳包括91.8至97.3重量百分比的该石墨烯材料、以及2.7至8.2重量百分比的该具有儿茶酚基团的化合物。如上述的石墨烯复合材料，其中，该石墨烯材料较佳可为单层石墨烯、多层石墨烯、或经改质的石墨烯等皆可使用；该具有儿茶酚基团的化合物较佳可为至少一选自由多巴、多巴胺、儿茶酚、去甲肾上腺素(Norepinephrine)、3,4-二羟基苯甲酸、3,4-二羟基苯乙酸、咖啡酸、4-甲基儿茶酚、及4-三级丁基儿茶酚、其盐类、及其衍生物所组成的群组。如上述的石墨烯复合材料，其中，该石墨烯材料更佳可为单层石墨烯或多层石墨烯；而该具有儿茶酚基团的化合物更佳可为多巴、多巴胺、儿茶酚、其盐类、及其衍生物所组成的群组。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：根据本专利技术的石墨烯复合材料的制备方法，可制备出于水中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，其步骤包括：(A)提供一改质溶液，所述改质溶液包括一具有儿茶酚基团的化合物、以及一第一溶剂；(B)加入一石墨烯材料于所述改质溶液中；以及(C)混合所述石墨烯材料以及所述改质溶液，以制得一石墨烯复合材料。

【技术特征摘要】
2015.11.13 TW 1041374991.一种石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，其步骤包括：(A)提供一改质溶液，所述改质溶液包括一具有儿茶酚基团的化合物、以及一第一溶剂；(B)加入一石墨烯材料于所述改质溶液中；以及(C)混合所述石墨烯材料以及所述改质溶液，以制得一石墨烯复合材料。2.如权利要求1所述的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，于步骤(A)中，以所述第一溶剂的含量为100重量份为计，所述改质溶液具有0.01至10重量份的所述具有儿茶酚基团的化合物。3.如权利要求1所述的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，于步骤(A)中，所述具有儿茶酚基团的化合物至少一选自由多巴、多巴胺、儿茶酚、去甲肾上腺素、3,4-二羟基苯甲酸、3,4-二羟基苯乙酸、咖啡酸、4-甲基儿茶酚、及4-三级丁基儿茶酚、其盐类、及其衍生物所组成的群组。4.如权利要求1所述的石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，于步骤(A)中，所述第一溶剂选自由水、醇类及其混合物所组成的群组。5.如权利要求1所述的石墨烯复合材料的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪维松，胡倩杰，李魁然，赖君义，
申请(专利权)人：中原大学，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71