一种胺基增强石墨烯纤维及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106032587A(43)申请公布日2016.10.19(21)申请号201510111458.9(22)申请日2015.03.13(71)申请人中国科学院上海应用物理研究所地址201800上海市嘉定区宝嘉公路2019号(72)发明人李吉豪李景烨李林繁张阔贾娜(74)专利代理机构上海弼兴律师事务所31283代理人钟华张佶颖(51)Int.Cl.D01F9/12(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种胺基增强石墨烯纤维及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种胺基增强石墨烯纤维及其制备方法。其包括下述步骤：将氧化石墨烯溶液，以挤出的方式通过纺丝管，于还原剂和胺类凝固液的混合液中停留进行凝固还原自组装成石墨烯水凝胶，干燥后得胺基增强石墨烯纤维；其中，混合液的温度为60-95℃，停留的时间为0.5小时以上。本发明的原料来源广泛，成本低；制备方法可以通过一步实现凝固还原自组装成胺基增强石墨烯纤维，反应温度低，操作简洁，绿色环保，可实现大规模连续化制备；本发明制备的胺基增强石墨烯纤维具有很好的强度和韧性，具有优异的热导性和导电性。CN106032587ACN106032587A权利要求书1/1页1.一种胺基增强石墨烯纤维的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：将氧化石墨烯溶液，以挤出的方式通过纺丝管，于还原剂和胺类凝固液的混合液中停留进行凝固还原自组装成石墨烯水凝胶，干燥后得胺基增强石墨烯纤维；其中，所述混合液的温度为60-95℃，所述停留的时间为0.5小时以上。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯溶液为采用剥离氧化石墨法制得；和/或，所述的氧化石墨烯溶液的浓度为1-30mg/mL。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯溶液通过下述步骤制得：①预氧化：将石墨、浓硫酸和硝酸倒入水中，过滤，烘干；重复上述预氧化过程2-3次，得到预氧化石墨；②热膨胀：将步骤①的预氧化石墨在400-900℃条件下热膨胀10-30s，得到热膨胀氧化石墨；③将步骤②的热膨胀氧化石墨与浓硫酸、K2S2O8和五氧化二磷的混合物在80-90℃条件下加热，加入水过滤洗涤，干燥，得到预氧化热膨胀石墨；④将步骤③的预氧化热膨胀石墨与浓硫酸在0-5℃条件下混合，加入高锰酸钾，反应，再加入双氧水，静置，离心洗涤，加入水搅拌即得氧化石墨烯溶液。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述挤出的速度为10-1000mL/h。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纺丝管的喷嘴直径为5-20000微米。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的胺类凝固液包括二乙胺水溶液、乙二胺水溶液、丙二胺水溶液、丁二胺水溶液、二乙烯三胺水溶液、三乙烯四胺水溶液、四乙烯五胺水溶液、氨水溶液和聚烯丙基胺水溶液中的一种或多种。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的还原剂包括抗坏血酸、抗坏血酸钠、柠檬酸钠、硫化钠、硼氢化钠、水合肼、碘化氢、溴化氢、硫代硫酸钠和亚硫酸氢钠中的一种或多种。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的干燥的温度为10-95℃。9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的干燥的时间为2-100小时。10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的胺基增强石墨烯纤维。2CN106032587A说明书1/5页一种胺基增强石墨烯纤维及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种胺基增强石墨烯纤维及其制备方法。背景技术[0002]石墨烯作为所有碳材料的最基本结构单元，具有真正的单原子层厚度和严格的二维结构，具有很高的机械强度、弹性、导热性、导电性以及量子霍尔效应等。自从2010年英国科学家安德列杰姆(AndreGeim)和克斯特亚诺沃塞诺(KonstantinNovoselov)发现石墨烯而获得诺贝尔奖以来，石墨烯研究达到前所未有的研究高潮，越来越多的研究发现，其在能量储存、电学器件、催化及生物医学的特殊领域具有巨大的应用前景。[0003]从实际应用角度考虑，将纳米石墨烯材料转变为宏观结构材料，无疑是非常有价值的研究方向。目前，对于宏观石墨烯结构材料的研究和制备已经有了大量的研究，包括宏观三维石墨烯基块体凝胶材料，二维石墨烯薄膜材料。一维的纤维结构也被很多人预言过其可行性，但这类尝试很少成功。目前，国内外只有少数课题组分别通过不同的方法制备出了石墨烯纤维。中国发明专利CN102586946A公开了选用不同无机盐沉淀剂通过湿纺沉淀-还原两步法实现连续制备石墨烯纤维，但其过程相对较为繁琐，需要两步才能得到石墨烯纤维，同时，无机盐离子热处理后仍残留于纤维材料中，对其应用过程带来了附加问题。中国发明专利CN