专利名称：一种层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制法，具体地说，是用电沉积法制备的石墨烯聚苯胺复合物膜。
背景技术：
纳米材料因其具有大的表面体积比、高的活性、特殊的电学性能和独特的光学性质而引起了科学界的广泛关注，因为它们无论是在基础科学研究还是在技术应用方面都具有极其重大的意义[参见(a)C.M.Lieber，Solid State Commun. 1998,107,607. (b) J. Hu, Τ. W. Odom, C. Μ. Lieber, Acc. Chem. Res. 1999，32，435. (c) P. Yang, Y. Wu, R. Fan, Inter. J. Nanosci. 2002,1,1. (d)G. R. Patzke, F. Krumeich, R. Nesper, Angew. Chem. Int. Ed. 2002,41,2446.]。石墨烯是单层碳原子面的二维结构，被认为是材料科学领域的冉冉升起的新星，它拥有巨大的比表面积和优异的电导、热导和机械性能，应用前景广泛[参见 A. K. Geim,K. S. Novoselov,Nat. Mater. 2007，6，183]。且基于石墨烯的纳米复合材料由于具有提高的电学、热学性能和良好的生物相容性而备受关注。石墨烯基复合材料包括金、钼、 量子点、钯、Ti02、Zn0、聚苯胺和聚吡咯等已有文献报道[参见(a) R. Muszynski，B. Seger, P. V. Kamat, J. Phys. Chem. C 2008，112，5263. (b) C. Xu, X. Wang, J. Zhu, J. Phys. Chem. C 2008，112，19841. (c)D. Wang, D. Choi, J. Li, Z. Yang, Z. Nie, R. Kou, C. Wang, L. V. Saraf, J. Zhang, I. A. Aksay, J. Liu, A CS Nano 2009,3,907. (d) J. M. Lee, Y. B. Pyun, J. Yi, J. W. Choung, W. Park, J. Phys. Chem. C 2009，113，19134. (e) S. Biswas, L. T. Drzal, Chem. Mater. 2010,22,5667. (f)A. V. Murugan, T. Muraliganth, A. Manthiram, Chem. Mater. 2009, 21, 5004. (g)D. Wang, F. Li, J. Zhao, W. Ren, Z. Chen, J. Tan, Z. W. Gentle, G. Q. Lu, H. Cheng, ACS Nano 2009，3，1745.]在这些材料当中，聚苯胺由于其独特的物理化学性质而被广泛研究。石和他的同事对化学转变生成的石墨烯和聚苯胺纳米纤维两种组分进行真空抽滤的合成了二者的复合物膜[参见Q. Wu，Y. Xu, Ζ. Yao, Α. Liu, G.Shi，ACSNano 2010，4，1963.]。 在酸性条件下，苯胺单体在在化学修饰的氧化石墨片上进行原位聚合，然后再将氧化石墨用胼还原也能得到石墨烯和聚苯胺复合材料[参见:K. Zhang, L. Zhang, Χ. S. Zhao, J. Wu, Chem. Mater. 2010，22，1392.]。也有报道采用三步法合成石墨烯和聚苯胺复合材料，即苯胺先聚合，然后氧化石墨还原，最后聚苯胺再掺杂[参见H. Wang，Q. Hao, Χ. Yang, L. Lu, Χ. Wang, Nanoscale 2010，2，2164.]。尽管已有这些报道合成了石墨烯和聚苯胺的复合材料，但是采用简单的一步电沉积的方法来制备该复合材料还未见文献报道。
发明内容
技术问题本发明涉及层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制法。具体地说，是用电沉积法制备的石墨烯聚苯胺复合物膜。技术方案本发明的层状石墨烯聚苯胺复合物膜是将聚苯胺在石墨烯表面形成均勻的包裹层，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm，膜的大小通过导电玻璃的大小进行控制。本发明的层状石墨烯聚苯胺复合物膜的制备方法采用电沉积法制备层状石墨烯聚苯胺复合物膜，具体如下步骤1).首先将氧化石墨溶于硫酸溶液中，步骤2).然后加入苯胺单体形成棕色的均勻的混合溶液，将该混合溶液离心、清洗后彻底除去物理吸附的苯胺单体，步骤3)最后将步骤1)的氧化石墨与步骤2)苯胺单体的混合物溶于IOmL去离子水中，将氧化石墨/苯胺悬浮液滴涂到玻碳电极或旋涂到导电玻璃上，室温晾干；步骤4)采用三电极体系，即氧化石墨/苯胺修饰的玻碳电极或导电玻璃为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、钼电极为对电极，在硫酸电解液中，扫速为50mV/s下，电位窗口为-1. 3 1. OV下进行扫描，共扫描10圈即得到层状石墨烯聚苯胺复合物膜，通过电镜照片观察，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm。所述氧化石墨溶于lmol/L的硫酸溶液，其中氧化石墨lmol/L的硫酸溶液= Img ； ImL0有益效果本发明的制备层状石墨烯聚苯胺复合物膜的方法原料简单易得、条件温和、耗时短、简便易行，膜的大小可以通过导电玻璃的大小进行控制，而且产物不需要离心或者抽滤，不会造成污染。
图1为本发明的制备层状石墨烯聚苯胺复合物膜的循环伏安图；
具体实施例方式步骤1).首先将IOmg的氧化石墨溶于IOmL的lmol/L的硫酸溶液中，步骤2).然后加入苯胺单体形成棕色的均勻的混合溶液，将该混合溶液离心、清洗后彻底除去物理吸附的苯胺单体，步骤3).最后将步骤1)的氧化石墨与步骤2)苯胺单体的混合物溶于IOmL去离子水中，将氧化石墨/苯胺悬浮液滴涂到玻碳电极或旋涂到导电玻璃上，室温晾干；步骤4).采用三电极体系，即氧化石墨/苯胺修饰的玻碳电极或导电玻璃为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、钼电极为对电极，在lmol/L的硫酸电解液中，扫速为 50mV/s下，电位窗口为-1. 3 1. OV下进行扫描，共扫描10圈即得到层状石墨烯聚苯胺复合物膜，通过电镜照片观察，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm。所述氧化石墨溶于lmol/L的硫酸溶液，其中氧化石墨lmol/L的硫酸溶液= Img ； ImL0实施例1.石墨烯聚苯胺复合物膜的制备电沉积法制备层状石墨烯聚苯胺复合物膜的方法，氧化石墨按照文献方法合成 [参见Cote L J, Kim F and Huang J 2009J. Am. Chem. Soc. 1311043]。IOmg 的氧化石墨溶于IOmL的lmol/L的硫酸溶液中，然后加入10 μ L的苯胺单体形成棕色的均勻的混合溶液，将该混合溶液离心、清洗后彻底除去物理吸附的苯胺单体，最后将氧化石墨/苯胺单体的混合物溶于IOmL去离子水中。将氧化石墨/苯胺悬浮液滴涂到玻碳电极或旋涂到导电玻
4璃上，室温晾干后，采用三电极体系，即氧化石墨/苯胺修饰的玻碳电极或导电玻璃为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、电极为对电极，在lmol/L的硫酸电解液中，扫速为50mV/s 下，电位窗口为-1. 3 1. OV下进行扫描，共扫描10圈即得到层状石墨烯聚苯胺复合物膜， 通过电镜照片观察，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm。实施例2.石墨烯聚苯胺复合物膜的制备IOmg的氧化石墨溶于IOmL的lmol/L的硫酸溶液中，然后加入不同量的苯胺单体形成棕色的均勻的混合溶液，将该混合溶液离心、清洗后彻底除去物理吸附的苯胺单体，最后将50 μ L的氧化石墨/苯胺单体的混合物溶于IOmL去离子水中。其他条件同例1，也能的得到形态相似的石墨烯聚苯胺复合物膜。实施例3.石墨烯聚苯胺复合物膜的制备IOmg的氧化石墨溶于IOmL的lmol/L的硫酸溶液中，然后加入不同量的苯胺单体形成棕色的均勻的混合溶液，将该混合溶液离心、清洗后彻底除去物理吸附的苯胺单体，最后将100 μ L的氧化石墨/苯胺单体的混合物溶于IOmL去离子水中。其他条件同例1，也能的得到形态相似的石墨烯聚苯胺复合物膜。
权利要求
1.一种层状石墨烯聚苯胺复合物膜，其特征是聚苯胺在石墨烯表面形成均勻的包裹层，通过电镜观察可以看到其边缘为透明的石墨烯纳米片，中间黑色部分为石墨烯聚苯胺的复合层，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm，层间距约5nm，该复合膜的表面为具有褶皱的丝网状结构。
2.一种如权利要求1所述的层状石墨烯聚苯胺复合物膜的制备方法，其特征是采用电沉积法制备层状石墨烯聚苯胺复合物膜，具体如下步骤1).首先将氧化石墨溶于硫酸溶液中，步骤2).然后加入苯胺单体形成棕色的均勻的混合溶液，将该混合溶液离心、清洗后彻底除去物理吸附的苯胺单体，步骤3).最后将步骤1)与步骤2)所得的产物混合溶于去离子水中，得到混合物悬浮液，将该混合物悬浮液滴涂到玻碳电极或旋涂到导电玻璃上，室温晾干；步骤4).采用三电极体系，即氧化石墨/苯胺修饰的玻碳电极或导电玻璃为工作电极、 饱和甘汞电极为参比电极、钼电极为对电极，在硫酸电解液中，扫速为50mV/s下，电位窗口为-1. 3 1. OV下进行扫描，即得到层状石墨烯聚苯胺复合物膜，通过电镜照片观察，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm。
3.根据权利要求2所述的层状石墨烯聚苯胺复合物膜的制备方法，其特征是所述将氧化石墨溶于硫酸溶液中的方法是，将氧化石墨溶于lmol/L的硫酸溶液，其中氧化石墨lmol/L的硫酸溶液=Img lmL。
4.根据权利要求2所述的层状石墨烯聚苯胺复合物膜的制备方法，其特征是所述层状石墨烯聚苯胺复合物膜的厚度通过旋涂在导电玻璃上的氧化石墨/苯胺单体的量进行控制，若增加氧化石墨/苯胺单体的量，则膜的厚度增加。
全文摘要
一种层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制备方法涉及层状石墨烯聚苯胺复合物膜及其制法，聚苯胺在石墨烯表面形成均匀的包裹层，通过电镜观察可以看到其边缘为透明的石墨烯纳米片，中间黑色部分为石墨烯聚苯胺的复合层，单层石墨烯聚苯胺膜的厚度为20-30nm，层间距约5nm，该复合膜的表面为具有褶皱的丝网状结构，该复合物膜是以苯胺单体和氧化石墨为起始原料，首先通过静电组装制备出氧化石墨和苯胺单体的复合物，然后将该复合物修饰到电极表面，通过简单的一步电沉积法制得，且该膜可以进行小型化生产也可以进行大规模生产，如增大导电玻璃的面积，膜的面积就会相应增加。
文档编号C03C17/22GK102219390SQ201110068880
公开日2011年10月19日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者冯晓苗, 李瑞梅, 范曲立, 马延文, 黄维 申请人:南京邮电大学