提高工业石墨烯微片表面导电性能的包覆材料及其制备方法与流程

本发明属于纳米材料制备领域，特别涉及一种提高工业石墨烯微片表面导电性能的包覆材料及其制备方法。
背景技术：
：目前，我国可初步工业化生产的石墨烯主要是由氧化还原法与液相剥离法制备所得，具有产量高、方法简便、在溶剂中分散性能好的特点。然而，通过氧化还原法或液相剥离法制备的石墨烯微片堆叠组成的工业石墨烯膜层中，微观上存在的多片层会导致微片之间接触电阻增加，微片尺寸小会导致膜层内低导电区域面积增加，单片内晶格缺陷的存在使得每一片石墨烯的电导率下降。上述三方面因素，最终导致膜层整体电导率实际值(小于104s/m)与理论值(108s/m)相差甚远。因此，在工业石墨烯表面包覆高导电材料，降低片与片表面之间的接触电阻，改善单片内晶格缺陷，是提高石墨烯膜层导电性的重要技术手段。技术实现要素：本发明的目的提供一种提高工业石墨烯微片表面导电性能的包覆材料及其制备方法。实现本发明目的技术解决方案是：一种提高工业石墨烯微片表面导电性能的包覆材料，其成分上，由工业石墨烯微片和纳米银颗粒组成；其尺寸上，纳米银颗粒粒径在50-200nm之间；其含量上，工业石墨烯微片和银纳米颗粒的质量比例在4:1.7-1:1.7之间；其形貌上，纳米银颗粒生长在工业石墨烯微片表面。一种提高上述工业石墨烯表面导电性能的包覆材料的制备方法，其步骤如下：步骤1：将工业石墨烯分散于浓度在1-2mg/ml之间的tris碱溶液中，制成浓度在3-10mg/ml之间的分散液；步骤2：向步骤1中的分散液中加入盐酸多巴胺，使得盐酸多巴胺在分散液中的浓度在0.5-1.5mg/ml之间；步骤3：步骤2制得的分散液匀速搅拌24小时以上后过滤，所得固体物质洗涤、真空干燥；步骤4：向0.05-0.2mol/l的硝酸银溶液中滴入氨水至溶液澄清透明，按每升配制的硝酸银溶液中加入20g步骤3中得到的固体物质，所得溶液分散均匀；步骤5：配制甲醛-乙醇-水混合溶液，其中甲醛、乙醇、水之间的体积比为1:4:20；步骤6：将步骤5所配制的溶液按体积比2:1加入到步骤4所得溶液中，持续搅拌2小时以上，将反应后溶液进行抽虑，沉淀物质经去离子水和乙醇清洗后，真空干燥，得到所述的包覆材料。与现有技术相比，本发明的优点是：(1)本发明的优点在于，在工业石墨烯浆料中加入一定量的所述材料后，制备的石墨烯膜层电导率数量级从101-103s/m可提升至103-105s/m。(2)本发明的优点在于，利用附着在工业石墨烯表面的多巴胺吸附银离子，还原过程只针对银离子，石墨烯在反应中不产生理化性质的改变，实验可控性强。附图说明图1为本发明所述包覆材料的制备流程图。图2为本发明所述包覆材料的扫描电镜图像。具体实施方式本发明的构思是：工业石墨烯表面的含氧官能团已几乎完全除去，表面化学惰性较强，利用无毒、高效的盐酸多巴胺在碳纳米管表面聚合形成一层表面具有氨基结构的聚合层，通过这些氨基结构有效的将银离子吸附到工业石墨烯表面，再将银离子还原为纳米银颗粒获得所述材料。本发明所述材料的制备流程图如图1所示。实施例1：选用市售工业石墨烯，实验步骤如下：步骤1：工业石墨烯分散在tris碱溶液中，其中工业石墨烯浓度为3mg/ml，tris碱浓度为1mg/ml。步骤2：向步骤1中的分散液中加入盐酸多巴胺，浓度为0.5mg/ml。步骤3：将步骤2制得的分散液匀速搅拌24小时以上后过滤，所得固体物质洗涤、真空干燥；步骤4：配制0.05mol/l的硝酸银水溶液，向该溶液中滴入氨水至溶液澄清透明，按每升配制的硝酸银水溶液中加入20g步骤3中得到的固体物质，所得分散均匀。步骤5：配制甲醛-乙醇-水混合溶液，其中甲醛、乙醇与水之间的体积比为1:4:20。步骤6：将步骤5所配制的溶液倒入步骤4所得溶液中，步骤4与步骤5溶液的体积比为2:1，持续搅拌2小时以上，将反应后溶液进行抽虑，沉淀物质经去离子水和乙醇清洗后，真空干燥，得到提高工业石墨烯微片表面导电性能的包覆材料。制得所述包覆材料的微观形貌如图2所示。制得所述包覆材料中纳米银颗粒的粒径在50-200纳米。制得所述包覆材料中工业石墨烯和纳米银颗粒的质量比为4:1.7。将所述包覆材料加入到质量分数为5％的工业石墨烯/水分散液中，所述纳米材料占石墨烯净质量的10％，制得膜层，膜层制备方法如下：步骤a：配制浓度为0.1g/l的tris碱溶液，将所述纳米材料按10g/l分散在溶液中；步骤b：向步骤a中的分散液中加入盐酸多巴胺，使得盐酸多巴胺在溶液中的浓度为0.1g/l；步骤c：分散液匀速搅拌24小时后过滤，固体物质用去去离子水与乙醇反复洗涤，真空烘箱内干燥；步骤d：将步骤c前述处理后的所述纳米材料加入到石墨烯浆液中，搅拌混合均匀，其中所述纳米材料占石墨烯净质量的10％。的电导率如表1所示。工业石墨烯膜层电导率从8000s/m提升至17992s/m。表1实施例1电导率电导率(s/m)未加入实施例1的工业石墨烯膜层8000加入实施例1的工业石墨烯膜层17992实施例2实验步骤与实施例1相同，其中tris碱溶液浓度为2mg/ml，工业石墨烯分散液浓度为10mg/ml，盐酸多巴胺浓度为1.5mg/ml，硝酸银浓度为0.2mol/l。制得所述包覆材料中纳米银颗粒的粒径在50-200nm。制得所述包覆材料中工业石墨烯和纳米银颗粒的质量比为1:1.7。将所述包覆材料加入到质量分数为5％的工业石墨烯/水分散液中(采购自苏州格瑞丰)，所述纳米材料占石墨烯净质量的30％，制得膜层的电导率如表2所示。工业石墨烯膜层电导率从8000s/m提升至97527s/m。表1实施例1电导率电导率(s/m)未加入实施例2的工业石墨烯膜层8000加入实施例2的工业石墨烯膜层97527实施例3实验步骤与实施例1相同，其中tris碱溶液浓度为2mg/ml，工业石墨烯分散液浓度为5mg/ml，盐酸多巴胺浓度为1mg/ml，硝酸银浓度为0.15mol/l。制备的所述纳米材料中纳米银颗粒的粒径在50-200nm。制备的所述纳米材料中工业石墨烯和纳米银颗粒的质量比为1:1.275。将所述纳米材料加入到质量分数为5％的工业石墨烯/水分散液中(采购自苏州格瑞丰)，所述纳米材料占石墨烯净质量的50％，制得膜层的电导率如表2所示。工业石墨烯膜层电导率从8000s/m提升至237590s/m。表3实施例3电导率。当前第1页12