一种还原氧化石墨烯复合薄膜及其制备方法_3

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化氧化石墨烯/两亲性聚合物分散液。
[0088]实施例3
[0089]—种低氧化氧化石墨烯/聚合物分散液的制备方法,包括以下步骤:
[O(M)] (I)改进的Hummer法制备低氧化石墨水溶液;
[0091 ]按改进的Hummer法制备获得低氧化石墨水溶液的具体步骤为:首先低温反应,将200目的天然鳞片石墨和硝酸钠加入到烧瓶中,再加入浓硫酸,在冰水浴中搅拌,加入高锰酸钾,反应0.6h,此时反应液为黑绿色;其中,石墨与硝酸钠的质量比为2.5:1,石墨与浓硫酸的比例为Ig: 25ml,浓硫酸的质量浓度为99 %,石墨与高锰酸钾的质量比为1:3;然后升温至35°C,反应0.8h,为中温反应;再按lg: 35ml的石墨与去离子水的比例滴加去离子水,滴加完毕后,升温至65°C,然后保持温度12min,此时,反应液变成褐色,此为高温反应,温度控制在66°C,反应时间13min;待反应液冷却至室温,加入双氧水,石墨与双氧水的比例为Ig:35ml,双氧水的浓度为28wt%,加蒸馏水稀释,稀释后石墨与水的比例为Ig:200ml,去除未反应的高锰酸钾,此时反应液变成橘黄色,即为低氧化石墨水溶液,其中减少氧化剂硫酸和硝酸的量至传统Hummer法的40wt% ;所制得的低氧化石墨中,氧化碳含量为碳总量18%,羧基碳为碳总含量6%;
[0092](2)低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物分散液的制备;
[0093]滴加两亲性聚合物聚苯乙烯磷酸至低氧化石墨水溶液中,低氧化石墨与两亲性聚合物质量比为12 wt %,350rpm转速下搅拌18min; 100W功率条件下超声50min处理后,得到均质稳定的低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物分散液。
[0094]实施例4
[0095]—种低氧化氧化石墨烯/聚合物分散液的制备方法,包括以下步骤:
[0096](I)改进的Hummer法制备低氧化石墨水溶液;
[OO97 ]按改进的Humme r法制备获得低氧化石墨水溶液的具体步骤为:首先低温反应,将200目的天然鳞片石墨和硝酸钠加入到烧瓶中,再加入浓硫酸,在冰水浴中搅拌,加入高锰酸钾,反应0.Sh,此时反应液为黑绿色;其中,石墨与硝酸钠的质量比为2:1,石墨与浓硫酸的比例为lg:28ml,所述浓硫酸的质量浓度为98.5%,石墨与高锰酸钾的质量比为1:4;然后升温至35°C,反应0.7h,为中温反应;再按lg:38ml的石墨与去离子水的比例滴加去离子水,滴加完毕后,升温至68°C,然后保持温度12min,此时,反应液变成褐色,此为高温反应,温度控制在68°C,反应时间13 min;待反应液冷却至室温,加入双氧水,石墨与双氧水的比例为Ig:38ml,双氧水的浓度为30wt%,加蒸馏水稀释,稀释后石墨与水的比例为lg: 200ml,去除未反应的高锰酸钾,此时反应液变成橘黄色,即为低氧化石墨水溶液;其中减少氧化剂硫酸和硝酸的量至传统Hummer法的35wt% ;所制得的低氧化石墨中,氧化碳含量为碳总量18%,羧基碳为碳总含量9%;
[0098](2)低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物分散液的制备;
[0099]滴加两亲性聚合物聚苯丙烯磺酸至低氧化石墨水溶液中,低氧化石墨与两亲性聚合物质量比为40 wt %,400rpm转速下搅拌25min; 100W功率条件下超声30min处理后,得到均质稳定的低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物分散液。
[0100]实施例5
[0101]—种低氧化氧化石墨烯/聚(3,4_ 二氧乙烯噻吩)分散液的制备方法,其特征是包括以下步骤:
[0?02] (I)改进的Hummer法制备低氧化石墨水溶液;
[0103]按改进的Hummer法制备获得低氧化石墨水溶液的具体操作步骤为:首先低温反应,将200目的天然鳞片石墨和硝酸钠加入到烧瓶中,再加入浓硫酸,在冰水浴中搅拌,加入高锰酸钾,反应0.5h,此时反应液为黑绿色;其中,石墨与硝酸钠的质量比为2:1,石墨与浓硫酸的比例为Ig: 20ml,所述浓硫酸的质量浓度为98 %,石墨与高锰酸钾的质量比为1:2-;然后升温至35°C,反应0.5h,为中温反应;再按lg: 30ml的石墨与去离子水的比例滴加去离子水,滴加完毕后,升温至60°C,然后保持温度lOmin,此时,反应液变成褐色,此为高温反应,温度控制在65°C,反应时间12 min;待反应液冷却至室温,加入双氧水,石墨与双氧水的比例为Ig:30ml,双氧水的浓度为25wt%,加蒸馏水稀释,稀释后石墨与水的比例为Ig:180ml,去除未反应的高锰酸钾,此时反应液变成橘黄色,即为低氧化石墨水溶液,其中减少氧化剂硫酸和硝酸的量至传统Hummer法的30wt% ;所制得的低氧化石墨中,氧化碳含量为碳总量15%,羧基碳为碳总含量5% ;
[0104](2)低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物分散液的制备;
[0105]滴加两亲性聚合物聚苯乙烯磺酸至低氧化石墨水溶液中,低氧化石墨与两亲性聚合物质量比为5wt% ;300rpm转速下搅拌15min;50W功率条件下超声1min处理后,得到均质稳定的低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物分散液;
[0106](3)分级离心
[0?07]将低氧化氧化石墨稀/两亲性聚合物分散液先2000rpm离心3min,去除下层沉淀;
[0108] 然后将上层液1000rpm离心3min,去除上层液;
[0?09] 再加适量去离子水,50W超声3min,6000rpm离心lOmin,再去除上层液;
[0110]再加适量去离子水,50W超声3min,4000rpm离心lOmin,去除上层液,得到低氧化氧化石墨烯的平面面积为石墨原料最大尺寸的65%的低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物的糊状液;低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物的糊状液含水量为5wt% ;
[0111](4)原位聚合;
[0112]将低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物的糊状液稀释30倍,滴加3,4_二氧乙烯噻吩单体,然后滴加入催化剂氧化剂和氧化剂的混合溶液,催化剂氧化剂和氧化剂的混合溶液为预先配制,催化氧化剂为 FeCl3.6H20,氧化剂为 Na2S2O8,n( S2082—): η (Fe3+) = 1.5:0.002;在10°C和ρΗ=1的条件下原位聚合反应,得到低氧化石墨烯/聚(3,4_ 二氧乙烯噻吩)分散液;低氧化石墨烯/聚(3,4-二氧乙烯噻吩)分散液11^001'):11(?55) = 1:0.5,固含量为lwt%。图5-a为GO-PEDOT/PSS分散液干燥后粉末的扫描电镜图;图5_13为GO-PEDOT/PSS分散液透射电镜图;从中都可以看出在溶液中GO碎片包覆PEDOT/PSS聚合物中,也能说明PSS能很好的吸附于GO表面并作为EDOT定位原位聚合的基体。由此可见,在导电复合材料中PEDOT/PSS和氧化石墨烯分别为负载材料和填充材料。
[0113]实施例6
[0114]—种低氧化氧化石墨烯/聚(3,4-二氧乙烯噻吩)分散液的制备方法,包括以下步骤:
[Ο? ?5] (I)改进的Hummer法制备低氧化石墨水溶液;
[0116]按改进的Hummer法制备获得低氧化石墨水溶液的具体操作步骤为:首先低温反应,将200目的天然鳞片石墨和硝酸钠加入到烧瓶中,再加入浓硫酸,在冰水浴中搅拌,加入高锰酸钾,反应lh,此时反应液为黑绿色;其中,石墨与硝酸钠的质量比为3:1,石墨与浓硫酸的比例为Ig: 30ml,浓硫酸的质量浓度为99 %,石墨与高锰酸钾的质量比为1:4;然后升温至35°C,反应lh,为中温反应;再按lg:40ml的石墨与去离子水的比例滴加去离子水,滴加完毕后,升温至70°C,然后保持温度15min,此时,反应液变成褐色,此为高温反应,温度控制在65°C,反应时间12 min;待反应液冷却至室温,加入双氧水,石墨与双氧水的比例为Ig:50ml,双氧水的浓度为35wt%,加蒸馏水稀释,稀释后石墨与水的比例为Ig:250ml,去除未反应的高锰酸钾,此时反应液变成橘黄色,即为低氧化石墨水溶液;其中减少氧化剂硫酸和硝酸的量至传统Hummer法的50wt% ;所制得的低氧化石墨中,氧化碳含量为碳总量20%,羧基碳为碳总含量10%;
[0117](2)低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物分散液的制备;
[0118]滴加两亲性聚合物聚苯乙烯羧酸至低氧化石墨水溶液中,低氧化石墨与两亲性聚合物质量比为45 wt% ;500rpm转速下搅拌30min;超声剥离是指200W功率条件下超声120min处理后,得到均质稳定的低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物分散液;
[0119](3)分级离心
[0120]将低氧化氧化石墨稀/两亲性聚合物分散液先2000-rpm离心3min,去除下层沉淀;[Ο?21 ] 然后将上层液1000rpm离心3min,去除上层液;
[Ο?22] 再加适量去离子水,80W超声5min,8000rpm离心lOmin,再去除上层液;
[0123]再加适量去离子水,80W超声5min,6000rpm离心lOmin,去除上层液,得到低氧化氧化石墨烯的平面面积为石墨原料最大尺寸的85%的低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物的糊状液;低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物的糊状液含水量为10wt%,
[0124](4)原位聚合;
[0125]将低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物的糊状液稀释50倍,滴加3,4_二氧乙烯噻吩单体,然后滴加入催化剂氧化剂和氧化剂的混合溶液,催化剂氧化剂和氧化剂的混合溶液为预先配制,催化氧化剂为FeCl3.6H20,氧化剂为Na2S208,n(S2082—):n(Fe3+) = 2:0.001;在30°C和pH = 2的条件下原位聚合反应,得到低氧化石墨烯/聚(3,4_ 二氧乙烯噻吩)分散液;低氧化石墨烯/聚(3,4_二氧乙烯噻吩)分散液n(EDOT):n(PSS) =3:1,固含量为2wt%。
[0126]实施例7
[0127]一种低氧化氧化石墨烯/聚(3,4-二氧乙烯噻吩)分散液的制备方法,其特征是包括以下步骤:
[0? 28] (I)改进的Hummer法制备低氧化石墨水溶液;
[0129]按改进的Hummer法制备获得低氧化石墨水溶液的具体操作步骤为:首先低温反应,将200目的天然鳞片石墨和硝酸钠加入到烧瓶中,再加入浓硫酸,在冰水浴中搅拌,加入高锰酸钾,反应0.6h,此时反应液为黑绿色;其中,石墨与硝酸钠的质量比为2.5:1,石墨与浓硫酸的比例为Ig: 25ml,浓硫酸的质量浓度为98.5 %,石墨与高锰酸钾的质量比为1:3;然后升温至35°C,反应0.6h,为中温反应;再按lg:36ml的石墨与去离子水的比例滴加去离子水,滴加完毕后,升温至65°C,然后保持温度12min,此时,反应液变成褐色,此为高温反应,温度控制在68°C,反应时间14min;待反应液冷却至室温,加入双氧水,石墨与双氧水的比例为lg: 32ml,双氧水的浓度为28wt%,加蒸馏水稀释,稀释后石墨与水的比例为lg: 200ml,去除未反应的高锰酸钾,此时反应液变成橘黄色,即为低氧化石墨水溶液;其中减少氧化剂硫酸和硝酸的量至传统H u mm e r法的3 5 w t % ;所制得的低氧化石墨中,氧化碳含量为碳总量18%,羧基碳为碳总含量8% ;
[0130](2)低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物分散液的制备;
[0131 ]滴加两亲性聚合物聚苯乙烯磷酸至低氧化石墨水溶液中,低氧化石墨与两亲性聚合物质量比为40 wt % ;400rpm转速下搅拌25min;超声剥离是指150W功率条件下超声80min处理后,得到均质稳定的低氧化氧化石墨烯/两亲性聚合物分散液;
[0132] (3)分级离心
[Ο?33]将低氧化
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