本發(fā)明屬于石墨烯材料領域，特別涉及一種石墨烯穩(wěn)定膠體的制備方法。

背景技術：

石墨烯具有很多特異的性質，在納米電子學、傳感器、電池、電容器、納米復合材料、儲氫等領域具有廣闊的應用前景，但是石墨烯本身容易團聚，不利于石墨烯在多方面的應用，所以穩(wěn)定的分散石墨烯對于石墨烯的實際應用有著重要的意義。目前制備石墨烯分散液的主要方法是以氧化石墨烯得到氧化石墨烯分散液，再還原氧化石墨烯得到石墨烯分散液，這種方法得到的石墨烯分散液晶體有缺陷，導電性不佳。另外一種制備石墨烯分散液的方法是以常見普通的表面活性劑與石墨粉超聲得到石墨烯分散液，這種方式得到的石墨烯分散液濃度很低，而且大部分不穩(wěn)定，易沉淀，不利于石墨烯實際應用。在此，本發(fā)明提供一種復合方法制備穩(wěn)定的石墨烯膠體及其復合物，對石墨烯的實際應用有重要意義。

技術實現要素：

為了克服現有技術中存在的技術缺陷，本發(fā)明提供一種制備石墨烯穩(wěn)定膠體的方法。本發(fā)明使用碳納米量子點、氧化石墨烯、酸化納米管、石墨烯量子點等作為穩(wěn)定劑和還原劑，輔以3-[3-(膽酰胺丙基)二甲氨基]丙磺酸內鹽、雙十六烷基二甲基溴化銨、十六烷基二甲基芐基溴化銨、正十六烷基-β-d-麥芽糖苷、十八醇環(huán)氧乙烷聚醚、纖維素納米晶等穩(wěn)定劑，以及一些膠體或聚合物，在高速混合剪切、超聲剝離分散粉狀石墨材料得到長期穩(wěn)定的石墨烯膠體。

本發(fā)明所提供的技術方案具體如下：

一種石墨烯膠體的制備方法，包括以下步驟：將原料粉狀石墨材料、穩(wěn)定劑a、穩(wěn)定劑b、分散劑c和聚合物膠體一起在溶劑中超聲分散，充分混勻，即得到穩(wěn)定的石墨烯膠體；其中，粉狀石墨材料、穩(wěn)定劑a、穩(wěn)定劑b、分散劑c的濃度范圍分別為0.1mg/ml-15mg/ml、0.1mg/ml-525mg/ml、0.1mg/ml-825mg/ml、0.1mg/ml-525mg/ml；

所述的穩(wěn)定劑a為氧化石墨烯納米粒子、碳量子點、酸化納米管或石墨烯量子點；

所述的穩(wěn)定劑b為3-[3-(膽酰胺丙基)二甲氨基]丙磺酸內鹽、雙十六烷基二甲基溴化銨、十六烷基二甲基芐基溴化銨、正十六烷基-β-d-麥芽糖苷、十八醇環(huán)氧乙烷聚醚、纖維素納米晶、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十八甲基三甲基溴化銨、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯磺酸鈉、聚環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷-環(huán)氧乙烷、tween-80、tritonx-100、膽酸鈉、脫氧膽酸鈉、牛黃脫氧膽酸鈉，芐胺、磺酸基芘、氨基芘、9-蒽甲酸、1-芘磺酸鈉鹽、6,8-二羥基-芘二磺酸鈉鹽、8-羥基-芘-1,3,6-三磺酸鈉鹽、芘-四磺酸鈉鹽、二甲基-2,7-n-參雜芘、六苯并苯四羧酸鉀鹽、雙硬脂酸乙酯基羥乙基甲基硫酸甲酯銨、三硬脂酸乙酯基羥乙基甲基硫酸甲酯銨、span20、span40、span60、span80、烷基叔胺鹽的一種或多種；

所述的分散劑c為聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚異丁烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚苯胺膠體、聚吡咯膠體、聚3,4-乙氧基噻吩、聚苯乙烯磺酸鈉、聚甲基丙烯酸、聚丙烯腈、聚乙酸乙酯、聚乙烯醇、聚丁二烯、聚氯丁二烯、聚三氟氯乙烯、尼龍-66、尼龍-6、酚醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、聚甲醛、聚乙二醇、氯化聚醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、纖維素、聚氨酯、聚硫橡膠、硅橡膠、聚丙烯腈-聚丁二烯-聚苯乙烯共聚物、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯共聚物中的一種或多種；

所述的聚合物膠體為聚苯乙烯乳液、聚甲基丙烯酸甲酯乳液、聚丙烯酸丁酯乳液、有機硅乳液或聚丁苯橡膠乳液，聚合物膠體的粒徑為1nm-1000nm。

所述的粉狀石墨材料為石墨烯、氟化石墨、溴化石墨、土狀石墨、氮摻雜石墨烯、磷摻雜石墨烯、硫摻雜石墨烯中的一種。

所述碳量子點的尺寸為1nm-100nm，所述的酸化納米管為羧基功能化納米管或磺酸基功能化納米管。

所述的溶劑為水、乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、四氫呋喃、乙腈、1,3-二甲基咪唑酮、乙烯基吡咯烷酮、n-十二烷基吡咯烷酮、環(huán)己酮、γ-丁內酯、環(huán)戊酮、苯甲醇苯鉀酸酯、五氟嘧啶、六氟苯甲腈、六氟苯、八氟甲苯、n,n-二甲基乙酰胺、丙酮、異丙醇中的一種。

充分混勻的方式為高速剪切、機械研磨、密煉機密煉、捏合或超聲。

與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果：

(1)本發(fā)明制備方法簡單，原料易得。

(2)本發(fā)明制備的石墨烯膠體長期穩(wěn)定，可以分為水溶性膠體與油溶性膠體，有利于石墨烯的實際應用。

(3)本發(fā)明將制得的石墨烯膠體抽濾成薄膜后，其導電性優(yōu)于氧化石墨烯膠體抽濾的薄膜，可望作為石墨烯電極、石墨烯復合材料、石墨烯涂層、石墨烯纖維復合材料等使用。

附圖說明

圖1為氧化還原石墨烯分散液的拉曼圖譜；

圖2為石墨烯膠體分散液的拉曼圖譜；

圖3為本發(fā)明典型石墨烯膠體分散液的紫外吸收圖譜。

圖4為靜止3個月后石墨烯膠體不同溶劑分散液照片。

圖5為靜止3個月后石墨烯膠體水分散液膠體的丁達爾現象照片。

圖6為靜止3個月后石墨烯膠體乙醇分散液膠體的丁達爾現象照片。

圖7為靜止3個月膠體后石墨烯膠體環(huán)戊酮分散液的丁達爾現象照片。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案進一步闡釋，但不作對其進行限定。

實施例1

將5g石墨粉、0.3g碳量子點、15g3-[3-(膽酰胺丙基)二甲氨基]丙磺酸內鹽、10g聚四氟乙烯、15g聚苯乙烯乳液一起在500ml乙醇中超聲分散30分鐘，然后高速剪切3小時，即得到穩(wěn)定的石墨烯膠體。

實施例2

將1g石墨粉、3g氧化石墨烯納米粒子、25g正十六烷基-β-d-麥芽糖苷、10g聚乙二醇一起在150mldmf中超聲分散30分鐘，然后加入3g聚丙烯酸乳液，高速剪切3小時，即得到穩(wěn)定的石墨烯膠體。

實施例3

將10g石墨粉體、45g氧化石墨烯納米粒子、500g正十六烷基-β-d-麥芽糖苷、150g聚乙二醇一起在750ml水中超聲分散2小時，然后加入30g聚丙烯酸乳液，高速剪切3小時，即得到穩(wěn)定的石墨烯膠體。

實施例4

將5g石墨粉、1.5g酸化碳納米管、25g3-[3-(膽酰胺丙基)二甲氨基]丙磺酸內鹽、10g聚苯胺膠體、25g聚苯乙烯乳液一起在500mldmf中超聲分散30分鐘，高速剪切3小時，即得到穩(wěn)定的石墨烯膠體。

實施例5

將1g石墨粉體、3g氧化石墨烯納米粒子、25g十八醇環(huán)氧乙烷聚醚、3g聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯乳液一起在150ml異丙醇中超聲分散30分鐘，然后高速剪切3小時，即得到穩(wěn)定的石墨烯膠體。

實施例6

將0.5gn-摻雜石墨粉體、0.1g碳量子點、1.5g二甲基-2,7-n參雜芘、0.5g聚乙烯吡咯烷酮一起在150ml異丙醇中超聲分散30分鐘，然后加入3g聚丙烯酸乳液，研磨3小時，即得到穩(wěn)定的n-參雜石墨烯膠體。

實施例7

將1g石墨烯粉體、3g氧化石墨烯納米粒子、5gtritonx-100、0.5g聚硫橡膠一起在150mlγ-丁內酯中超聲分散30分鐘，然后加入1.5g聚丙烯酸乳液，高速剪切3小時，即得到穩(wěn)定的石墨烯膠體。

實施例8

將0.5gn-摻雜石墨粉體、0.1g碳量子點、3g8-羥基-芘-1,3,6-三磺酸鈉鹽、0.5g聚乙烯吡咯烷酮一起在150ml八氟甲苯中超聲分散30分鐘，然后加入3g聚丙烯酸乳液，高速剪切3小時，即得到穩(wěn)定的n-摻雜石墨烯膠體。

實施例9

將石墨烯膠體分在不同溶劑中，發(fā)現石墨烯膠體在水、乙醇、丙酮、氯仿、dmf、thf、環(huán)己酮、異丙醇、二甲亞砜、二氯甲烷、環(huán)戊酮等溶劑中分散三個月后，仍有丁達爾現象出現，如圖4所示，說明石墨烯膠體仍能穩(wěn)定存在。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。