一种磺化单层石墨与聚合物复合材料，其特征在于它是以磺化单层石墨和聚合物为原料，按照下述重量份数配比制备：磺化单层石墨材料０．１～１００份，聚合物０．１～１００份。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功能复合材料的制备，特别是一种磺化单层石墨与聚合物复合材料及其制 备和应用。
技术介绍
近年来，光电器件，其中包括电致发光、光伏器件在很多领域中有广泛的应用。视频 数字显示、仪器监控、太阳能电池等取得了令人瞩目的成就。但是，它们也存在很多的缺 点，器件稳定性差，成本高有待于进一步完善。电极是器件中的一个重要组成部分，研制 新的电极材料已经成为一个广泛研究的前沿性课题。目前广泛应用于器件电极材料主要是 从H.C.Starck-CLEVIOS公司生产的PEDOT(3,4-乙烯基二氧噻吩)-PSS(聚苯乙烯磺酸)产 品。PEDOT-PSS 由于掺杂PEDOT具有高透光， 高导电、高稳定性能，人们认为它是一种有应用前景的化合物。PSS阴离子掺杂后的 PEDOT， PEDOT-PSS可溶于水，但由于PSS本身是绝缘体，复合材料电导率不高。到目 前为止，PEDOT复合物导电性研究己经取得了巨大的进展，其导电性能己达到900S/cm。 (Macromolecules41,5971-5973(2008))这距离电极实际应用迈进了 一大步。在空气中， PEDOT-PSS与ITO (Indium Tin Oxides)接触时，PSS与ITO中可以反应，导致了电极不 稳定，影响了器件的性能。另外，PEDOT-PSS只溶于水，并且价格昂贵。因此，找到廉 价的，高导电性，稳定性好，有机可溶的材料作为电极用来制备电子器件仍是一个急需解 决的问题。单层石墨材料由Spa碳组成的，室温具有高的电荷迁移率10000cm 'V1，单原子厚 大n共轭结构。同时，它和富勒烯，碳纳米管一样，都是良好的电子受体。单层石墨以天 然石墨为原料，很容易大量制备，价格便宜。并且，经过化学功能化以后的单层石墨在水 及有机溶剂中具有很好的溶解性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磺化单层石墨与聚合物复合材料及其制备和应用。将单层石 墨功能化，制备磺化单层石墨与聚合物复合材料，该复合材料高透光，高导电，可溶水辨 有机溶剂，价格便宜。在有机电致光显示、有机太阳能电池等有机光电器件中可得到广泛 应用。本专利技术提供的磺化单层石墨与聚合物复合材料是以磺化单层石墨和聚合物为原料，按 照下述重量份数配比制备磺化单层石墨材料0.1 100份，聚合物0.1 100份。所述的磺化单层石墨材料是指，单层石墨材料边缘被磺酸基所修饰形成的磺化单层石 墨材料，具有单原子厚，分子骨架为六角形晶格排列，SP2碳原子形成的二维结构的特点。 能够溶解于水及丙酮、N,N-二甲基甲酰胺和二氯亚砜等。面积在10nn^到400nm气厚度为 0.3 2nm。硫与碳原子个数比为1: 16~48。所述的聚合物选自聚3,4-乙烯基二氧噻吩、聚苯胺(分子量1000—10000)或聚吡咯(分子量1000—10000)中的至少一种。所述的聚合物为聚3,4-乙烯基二氧噻吩。本专利技术提供的一种磺化单层石墨与聚3,4-乙烯基二氧噻吩复合材料的制备方法包括 的步骤将磺化单层石墨材料加入水或有机溶剂中，经超声波处理30-60分钟得到溶解分散液。 再与聚合物的溶解分散液充分混合，搅拌0.5小时，再超声0.5-3小时，形成混合溶液， 混合溶液过滤，得到产品。有机溶剂为丙酮、N,N-二甲基甲酰胺和二氯亚砜等。本专利技术提供的一种磺化单层石墨与聚3，4-乙烯基二氧噻吩复合材料的制备方法包括的 步骤1) 将功能化单层石墨材料分散澄清的溶液，调PH值调至9-10，加入硼氢化钠在80°C 下反应90分钟。离心分离出沉淀，水洗干净，得固体产物。2) 将固体重新超声分散在水中，加入重氮盐，水，盐酸的混合溶液。冰浴下反应2 小时，逐渐升至室温反应12小时。离心分离出沉淀，水洗干净，得固体产物。3) 将固体重新超声分散在水中，加入水合肼，100。C反应24小时，离心分离出沉淀， 水洗干净，得固体产物，干燥得到轻度磺化的单层石墨。4) 轻度磺化的单层石墨分散到发烟硫酸中，在80。C下反应3小时后，加入亚硝酸、 对胺基苯磺酸和偶氮二异丁腈反应2小时，冷却至室温，缓慢加入水中析出沉淀产物，用 0.2p的水膜过滤，滤渣水洗，再过滤、滤渣溶于丙酮，用0.2p的有机膜过滤，滤渣在50°C 干燥得到磺化单层石墨材料。5) 在水中超声分散的磺化单层石墨材料溶液加入3， 4-乙烯基二氧噻吩和无水硫酸 铁，500C下反应48小时，反应液倒入甲醇中，剧烈搅拌1小时，析出沉淀产物，过滤，用 水、丙酮反复洗滤渣，直至滤液中没有3， 4一乙烯基二氧噻吩，干燥滤渣得到磺化单层 石墨与聚3，4-乙烯基二氧噻吩的复合材料。功能化单层石墨材料单层石墨材料经过功能化是含有羧基、羟基、环氧基等官能团至少一种。本专利技术提供的磺化单层石墨与聚合物复合材料可以用于有机电致光显示、有机太阳能 电池器件的制造。本专利技术单层石墨经过磺化后，溶解度有了明显的提高。磺化单层石墨作为掺杂剂掺杂 PEDOT后，形成的磺化单层石墨/PEDOT复合材料在水中的溶解度可以达到10mg/ml。本专利技术提供的磺化单层石墨与聚合物复合材料高透光，高导电，可溶水和有机溶剂， 价格便宜。在有机电致光显示、有机太阳能电池等有机光电器件中可得到广泛应用，例如 有望替代PSS(聚苯乙烯磺酸)"PEDOT，将成为一种新型空穴传输材料。附图说明图1为磺化单层石墨与聚合物结构示意图。图2为磺化单层石墨与聚合物复合材料的在水，DMF和丙酮中溶解。 图3为磺化单层石墨与聚合物复合材料的透光性能曲线。图4为磺化单层石墨、磺化单层石墨与聚合物复合材料和PSS-PEDOT(CleviosTMPAI 4083， H.C. Starck-CLEVIOS公司)稳定性比较。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术进行具体描述，本实施例只用于对本专利技术进行进一步的说 明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本专利技术的内容作出 一些非本质的改进和调整，均属本专利技术保护范围。实施例l:轻度磺化石墨材料制备方法将功能化单层石墨(平均厚度0.8nm，平均面积400pm2)(Carbon，2004，42,2929)(225mg) 均匀分散在水(225ml)中，超声分散形成均匀澄清的溶液。用5%的碳酸钠溶液将单层石墨 的溶液的PH值调至9—10。硼氢化钠(2.78)的水溶液(67.51111)滴加入上述溶液中，在80°C 下反应90分钟。反应过程中，由黑色沉淀出现。反应后，离心，水洗，留下固体，去处 上层液体。反复操作五次。在将固体重新超声分散在水(225ml)中。加入重氮盐2g(4-磺酸 基苯重氮氯盐)，水(200ml)，盐酸(0.2g，lN)的混合溶液。冰浴下反应2小时，逐渐升至室温反 应12小时。反应后，离心，水洗，留下固体，去处上层液体。反复操作五次。在将固体 重新超声分散在水(225ml)中，加入6ml水合肼，100°C反应24小时。反应后，离心，水 洗，留下固体，去处上层液体。反复操作五次。干燥得到轻度磺化的单层石墨。元素分析 测得硫:碳原子个数比为1:93。轻度磺化单层石墨的溶解度最大可以达到2mg/ml。实施例2:磺化石墨材料制备方法轻度磺化的单层石墨(50mg)分散到50ml发烟硫酸中，在80°C下反应3小时后，亚 硝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磺化单层石墨与聚合物复合材料，其特征在于它是以磺化单层石墨和聚合物为原料，按照下述重量份数配比制备：磺化单层石墨材料０．１～１００份，聚合物０．１～１００份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈永胜，万相见，许艳菲，马延风，黄毅，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：12
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