一种高强高导电石墨烯薄膜的制备方法技术

一种高强高导电石墨烯薄膜的制备方法，将氧化石墨烯(GO)溶液经真空抽滤制得自支撑GO薄膜；在正交双轴外力牵引下，将该GO薄膜浸泡在10,12‑二十五碳二炔‑1‑醇(PCO)溶液中进行化学交联，再紫外光照得到共价交联的取向的氧化石墨烯(GO‑PCO)薄膜；继续在正交双轴外力牵引下，将GO‑PCO薄膜浸泡在氢碘酸和乙醇的混合溶液中进行化学还原，得到共价交联的取向的石墨烯(G‑PCO)薄膜；继续在正交双轴外力牵引下，将G‑PCO薄膜依次浸泡在1‑芘丁酸N‑羟基琥珀酰亚胺酯和1‑氨基芘溶液中，制得高强高导电石墨烯(SB‑BS‑rGO)薄膜。

【技术实现步骤摘要】
一种高强高导电石墨烯薄膜的制备方法
本专利技术涉及一种高强高导电石墨烯薄膜的制备方法，属于石墨烯薄膜材料制备

技术介绍
石墨烯作为一种二维单原子层碳膜，具有优异的力学和电学性能，在航空航天、汽车、柔性电子器件等领域具有广泛的应用(Adv.Mater.2016,28,7862.)，因此，将微米尺度的石墨烯纳米片组装成宏观高性能的石墨烯薄膜具有重要意义。然而，在该组装过程中，存在以下两个关键科学问题：(1)石墨烯片层间界面作用弱，导致应力传递效率低；(2)石墨烯纳米片易褶皱，导致片层取向度低、薄膜不密实。这极大降低了石墨烯薄膜的物理化学性能，从而限制了其实际应用。因此，如何同时提升石墨烯薄膜的取向度、密实度和界面作用，是实现石墨烯大规模商业应用的一个主要技术瓶颈。在过去十余年，科学家们通过外力诱导取向和界面交联等策略，已经制备了一些高性能石墨烯薄膜。例如，任文才等人利用连续离心浇铸法(Nat.Commun.2018,9,3484.)，通过离心力和剪切力，制备了高取向密实化石墨烯薄膜，其拉伸强度高达660MPa，电导率约为650S/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强高导电石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，通过外力牵引展平石墨烯纳米片，而界面交联固定石墨烯纳米片展平结构的新型取向机制，大幅度提升石墨烯纳米片的取向度和密实度，同时增强石墨烯片层间界面作用，从而大幅度提高石墨烯薄膜的力学和电学性能，其具体实现步骤如下：/n1)采用搅拌超声方法将氧化石墨烯(GO)配成均匀的GO水溶液，所述GO水溶液中包含GO纳米片；/n2)使用真空抽滤法，将步骤1)得到的GO水溶液组装得到自支撑的GO薄膜，所述自支撑的GO薄膜包含层状结构的GO纳米片；/n3)在外力牵引下，将步骤2)得到的所述自支撑的GO薄膜浸泡于10,12-二十五碳二炔-1-醇(PCO)的四氢呋喃...

【技术特征摘要】
1.一种高强高导电石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于，通过外力牵引展平石墨烯纳米片，而界面交联固定石墨烯纳米片展平结构的新型取向机制，大幅度提升石墨烯纳米片的取向度和密实度，同时增强石墨烯片层间界面作用，从而大幅度提高石墨烯薄膜的力学和电学性能，其具体实现步骤如下：
1)采用搅拌超声方法将氧化石墨烯(GO)配成均匀的GO水溶液，所述GO水溶液中包含GO纳米片；
2)使用真空抽滤法，将步骤1)得到的GO水溶液组装得到自支撑的GO薄膜，所述自支撑的GO薄膜包含层状结构的GO纳米片；
3)在外力牵引下，将步骤2)得到的所述自支撑的GO薄膜浸泡于10,12-二十五碳二炔-1-醇(PCO)的四氢呋喃(THF)溶液中，使PCO与GO纳米片发生酯化反应，而后将所述支撑的GO薄膜从THF溶液中取出，再在惰性气体保护下进行紫外光照，得到共价交联的取向的氧化石墨烯(GO-PCO)薄膜；
4)在外力牵引下，将步骤3)得到的GO-PCO薄膜浸泡在氢碘酸(HI)和乙醇的混合溶液中，洗涤干燥后得到共价交联的取向的石墨烯(G-PCO)薄膜；
5)在外力牵引下，将步骤4)得到的G-PCO薄膜依次浸泡在1-芘丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(PSE)和1-氨基芘(AP)的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，洗涤干燥后得到高强高导电石墨烯(SB-BS-rGO)薄膜。


2.根据权利要求1所述的一种高强高导电石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，GO水溶液的浓度为0.5～1mg/mL，搅拌时间为10～20min，超声时间为1～1.5min，超声功率为50～55W，冰水浴中超声。


3.根据权利要求1所述的一种高强高导电石墨烯薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，使用真空抽滤法，将步骤1)得到的GO水溶液组装成自支撑的GO薄膜的具体实现过程包括：
21)将步骤1)中已超声搅拌均匀得到的GO水溶液加入真空抽滤瓶中，启动真空泵，进行真空抽滤，真空度为1～5Pa；

【专利技术属性】
技术研发人员：程群峰，万思杰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11