一种胺基增强石墨烯膜、氮掺杂石墨烯膜及其制备方法.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CN106032273A(43)申请公布日2016.10.19(21)申请号201510111456.X(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.C01B31/04(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种胺基增强石墨烯膜、氮掺杂石墨烯膜及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种胺基增强石墨烯膜、氮掺杂石墨烯膜及其制备方法。其包括下述步骤：将氧化石墨烯溶液，通过一字形模口喷头的装置中挤出，于胺类凝固液和还原剂的混合液中停留凝固还原自组装成膜，干燥，即可；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；制备方法以氧化石墨烯溶液为原料，可以通过一步实现凝固还原自组装成胺基增强石墨烯膜，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膜具有很好的强度和韧性，具有优异的热导性和导电性，为后续应用拓宽了范围。同时热处理后的胺基增强石墨烯膜可以提高膜的电导性和机械性能等。CN106032273ACN106032273A权利要求书1/1页1.一种胺基增强石墨烯膜的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：将氧化石墨烯溶液，通过一字形模口喷头的装置中挤出，于胺类凝固液和还原剂的混合液中停留凝固还原自组装成膜，干燥，即得胺基增强石墨烯膜；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，较佳地通过下述步骤制得：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；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，所述挤出的速度为10-1000mL/h；和/或，所述一字形模口为扁平状长方体结构；和/或，所述一字形模口的内径高度>5微米，内径宽高比为>5。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的停留的时间为0.5-24小时。5.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、盐酸羟胺水溶液和聚烯丙基胺水溶液中的一种或多种；和/或，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。6.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℃，所述的干燥的时间为2-100小时。7.一种如权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的胺基增强石墨烯膜。8.一种氮掺杂石墨烯膜的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：对如权利要求7所述的胺基增强石墨烯膜进行热处理，即得。9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的热处理在马弗炉中进行；和/或，所述的热处理的温度为300-2000℃，所述的热处理的时间为2-4小时；和/或，所述的热处理为在惰性气氛中进行；所述的惰性气氛较佳地为氮气、氩气和氦气中的一种或多种。10.一种如权利要求8或9所述的制备方法制得的氮掺杂石墨烯膜。2CN106032273A说明书1/6页一种胺基增强石墨烯膜、氮掺杂石墨烯膜及其制备方法技术领域[0001]本领域涉及一种胺基增强石墨烯膜、氮掺杂石墨烯膜及其制备方法。背景技术[0002]石墨烯作为所有碳材料最基本的结构单元，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(AndreGeim)安德列杰姆和(KonstantinNovoselov)克斯特亚诺沃塞诺发现石墨烯而获得诺贝尔奖以来，石墨烯的研究达到前所未有的高潮，越来越多的研究发现，其在能量储存、电学器件、催化及生物医学等特殊领域具有巨大的应用前景。[0003]宏观组装的石墨烯膜是纳米级石墨烯片宏观化的