石墨烯组合物的制作方法
【专利摘要】包含石墨烯片、至少一种芳族化合物的组合物。所述组合物可任选包含聚合物和/或酸催化剂。它们可为油墨或涂料的形式。用于本发明的芳族化合物包含至少一个芳环。它们可包含两个或更多个芳环。当存在两个或更多个芳环时，它们可与彼此稠合、直接键合、使用一个或多个原子的间隔部键合等。芳环可全部基于碳或可包含杂原子(杂芳族物）。环体系芳族化合物的实例可基于以下（以下的衍生物）：包括苯、萘、蒽、并四苯、并五苯、菲、花、花、苯并[a]花、蔻、|丨丨！（chryrsene)、三亚苯、花、碗烯、卵烯、危烯、氟、联苯、双S分等。杂芳环体系芳族化合物的实例可基于包括呋喃、噻吩、卩比略、卩比卩定、卩引哚、咪唑、卩密卩定(pynmidine)、嘌呤等。
【专利说明】石墨烯组合物
[0001] 相关申请引用 本申请要求以下申请的优先权：2011年11月14日提交的美国临时申请61/559715， 2012年2月7日提交的61/596216, 2012年2月7日提交的61/596220,和2012年2月8 日提交的61/596224,其全体内容通过引用在此并入。 发明领域
[0002] 本发明涉及包含石墨烯和至少一种酸的组合物。
[0003] 关于联邦资助的研究与开发的声明 本发明使用NSF提供的许可号为IIP-1152700和IIP-1046880的政府支持而完成。政 府具有本发明的某些权利。
[0004] 背景 由于它的许多优良的性质，石墨烯越来越多地用于许多实际应用：导电油墨和涂料、聚 合物复合物、传感器（例如气敏传感器、生物传感器等）、电极、热转印应用、储能装置（例如 电池和超级电容器）、太阳能电池等。在一些情况下，石墨烯以与其它的组分(例如聚合粘结 齐IJ，其可提高所述组合物的机械性能，还有其他优点）的组合物来使用。即使成功的石墨烯 已经有许多这样的应用，还是期望获得具有增强的性质(例如电导率、热导率、机械性能等） 的石墨烯组合物。 发明概要
[0005] 本文公开和请求保护一种组合物，其包含石墨烯片和至少一种芳族化合物。还公 开和请求保护一种油墨或涂料，其包含含有石墨烯片和至少一种芳族化合物的组合物。
[0006] 发明详述 用于本发明的芳族化合物包含至少一个芳环。它们可包含两个或更多芳环。当存在 两个或更多个芳环时，它们可与彼此稠合、直接键合、使用一个或多个原子等的间隔部键合 等。所述芳环可为全部基于碳或可包含杂原子（杂芳族物）。环体系芳族化合物的实例 可基于以下（以下的衍生物）：包括苯、萘、蒽、并四苯、并五苯、菲、芘、芘、苯并[a]芘、蔻、 H (chryrsene)、三亚苯、花、碗烯、卵烯、危烯、氟、联苯、双酚等。杂芳环体系芳族化合物 的实例可基于包括呋喃、噻吩、吡咯、吡陡、吲哚、咪唑、嘧陡、嘌呤等。它们优选具有小于约 2000的分子量，或更优选小于约1000,还更优选小于约500。
[0007] 所述芳环体系可为被一个、两个或更多个官能团取代的官能化或多官能化合物。 官能团优选为亲核的或亲电的。在一些情况下，它们能够与羟基、羧酸或羧酸衍生物、和/ 或环氧基反应。官能团的实例包括但不限于羟基、过氧羟基和过氧基、羧酸、羧酸盐（例如 1^、似、1(、1%、0 &、211等盐）、酯、酐、酰基卤（包括酰基氯）、醛（例如甲酰基）、缩醛、原酸酯、 碳酸酯、氨基、酰胺、亚胺、酰亚胺、叠氮化物、氰酸酯、异氰酸酯、硫醇基团、磺基、亚磺基、硫 氰酸酯、环氧化物、醚等。在一些情况下，在官能化芳族化合物中，有一个、两个、三个、四个 或更多个官能团。
[0008] 实例包括以下通式的化合物：
【权利要求】
1. 一种组合物，其包含石墨烯片和至少一种芳族化合物。
2. 权利要求1的组合物，其进一步包含至少一种聚合物。
3. 权利要求1的组合物，其进一步包含至少一种催化剂。
4. 权利要求1的组合物，其中所述聚合物选自聚（乙烯醇缩丁醛）、聚（乙烯醇缩甲 醛）和聚丙烯酸酯。
5. 权利要求3的组合物，其中所述催化剂为磺酸。
6. 权利要求3的组合物，其中所述催化剂为对甲苯磺酸。
7. 权利要求1的组合物，其中所述石墨烯片具有至少约300m2/g的表面积。
8. 权利要求1的组合物，其中所述芳族化合物经官能化。
9. 权利要求1的组合物，其中所述芳族化合物为选自以下的一个或多个：羟基苯甲 酸、苯甲酸（benzoix acid)、苯甲醒、甲酰苯甲酸、对苯二甲醒、间苯二甲醒、邻苯二甲醒、对 苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸、间苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸二 甲酯、邻苯二甲酸酐、双酚、4, 4' -联苯二酚、3, 3' -联苯二酚、2, 2' -联苯二酚、羟基联苯、二 羟基萘、氢醌、邻苯二酚和间苯二酚。
10. 权利要求1的组合物，其中所述芳族化合物为苯衍生物。
11. 权利要求1的组合物，其中所述芳族化合物为联苯衍生物。
12. 权利要求1的组合物，其中所述石墨烯片具有至少约25:1的碳：氧摩尔比。
13. 权利要求1的组合物，其中所述石墨烯片具有至少约75:1的碳：氧摩尔比。
14. 权利要求1的组合物，其进一步包含石墨。
15. -种油墨或涂料，其包含含有石墨烯片和至少一种芳族化合物的组合物。
16. 权利要求15的油墨或涂料，其中所述组合物进一步包含至少一种粘合剂。
17. 权利要求15的油墨或涂料，其中所述组合物进一步包含至少一种催化剂。
18. 权利要求15的油墨或涂料，其中所述组合物进一步包含石墨。
19. 权利要求15的油墨或涂层，其中所述石墨烯片具有至少约25:1的碳：氧摩尔比。
20. -种用权利要求15的油墨或涂料涂布的制品。
【文档编号】C01B31/04GK104220369SQ201280066990
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2012年11月14日 优先权日:2011年11月14日
【发明者】K.雷德蒙, D.谢菲尔 申请人:沃尔贝克材料有限公司