[发明专利]一种石墨烯复合导电粉体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯复合导电粉体，其由石墨烯材料与导电炭材料通过氢键自组装得到；所述石墨烯材料表面吸附有多吡啶化合物，所述导电炭材料表面吸附有羧基化合物，所述导电炭材料不包括石墨烯。在石墨烯复合导电粉体中，石墨烯材料表面均匀覆盖有导电炭材料，使得相邻的石墨烯材料之间均有导电炭材料形成阻隔，而有效增强了石墨烯复合导电粉体在溶剂中的分散性。本申请还提供了一种石墨烯复合导电粉体的制备方法。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯复合导电粉体及其制备方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构、只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯在诸多方面展现出了优异的性能，比如石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光，其透光性非常好；石墨烯的导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石；石墨烯常温下的电子迁移率超过15000cm2/V·s，高于纳米碳管和硅晶体；石墨烯的电阻率只有10-6Ω·cm，比铜或银更低，是目前电阻率最小的材料；此外石墨烯也是目前最薄却最坚硬的材料。

目前，可采用多种方法制备石墨烯复合导电粉体，如机械剥离法、氧化-还原法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和剥离碳纳米管法等。在上述方法中，氧化-还原法制备石墨烯复合导电粉体的成本低廉且容易实现，是制备石墨烯复合导电粉体的最佳方法。然而，该种方法制备的石墨烯粉体密度小，容易团聚，且石墨烯复合导电粉体的分散性较差，不利于石墨烯复合导电粉体在下游产品中的应用。因此，如何制备一种在下游产品中方便应用的石墨烯复合导电粉体，成为制约石墨烯产业化的技术难题。

申请号为201310200469.5的中国专利公开了一种石墨烯复合导电粉体的制备方法，其将石墨加入到含有氧化剂和插层剂的混合溶液中搅拌均匀，将得到的混合溶液进行超声处理的同时通入氦气，形成插层剂和氦分子插层的石墨插层化合物；将得到的石墨插层化合物过滤、洗涤、干燥后在空气中进行热处理；将热处理后的石墨插层化合物分散在有机溶剂中，在持续通入氦气的条件下再次进行超声剥离；将再次超声剥离后的石墨插层化合物离心、沉淀、过滤、洗涤、烘干，即可得到石墨烯复合导电粉体。

申请号为201010593157.1的中国专利公开了一种石墨烯复合导电粉体的制备方法，其将氧化石墨均匀剥离成氧化石墨烯悬浮溶液；使制备得到的氧化石墨烯悬浮溶液雾化，以除去所述悬浮溶液中的溶剂得到氧化石墨粉体；在惰性气氛或还原性气氛的保护下，将得到的氧化石墨粉体进行无膨胀热处理，得到石墨烯复合导电粉体。虽然采用该制备方法得到的石墨烯复合导电粉体的团聚程度有所降低、分散性有所提高，但该石墨烯复合导电粉体在溶剂中，仍容易团聚，不易分散，仍然不利于其在下游产品中的应用。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种在溶剂中容易分散且导电性高的石墨烯复合导电粉体及其制备方法。

有鉴于此，本申请提供了一种石墨烯复合导电粉体，由石墨烯材料与导电炭材料通过氢键自组装得到；所述石墨烯材料表面吸附有多吡啶化合物，所述导电炭材料表面吸附有羧基化合物，所述导电炭材料不包括石墨烯。

优选的，所述石墨烯材料与所述导电炭材料的质量比为1：(0.01～10)。

优选的，所述导电炭材料选自碳纳米管、碳纤维和导电碳黑中的一种或多种。

本申请还提供了一种石墨烯复合导电粉体的制备方法，包括以下步骤：

将石墨烯材料、多吡啶化合物与水混合，得到石墨烯水性浆料；

将导电炭材料、含羧基的化合物与水混合，得到导电炭水性浆料，所述导电炭材料不包括石墨烯；

将所述石墨烯水性浆料与所述导电炭水性浆料混合，氢键自组装后得到自组装中间浆料；