[发明专利]一种仿生智能超疏水石墨烯薄膜的制备方法

说明书

一种仿生智能超疏水石墨烯薄膜的制备方法，本发明涉及一种仿生智能超疏水石墨烯薄膜的制备方法。本发明的目的是为了解决现在没有结合石墨烯本身特性的多功能超疏水薄膜的问题。本发明方法为：一、氧化石墨烯的制备；二、氧化石墨烯乳液的制备；三、超疏水石墨烯薄膜的制备。本发明制备的超疏水石墨烯薄膜对水滴具有强烈的吸附力，同时基于石墨烯本身的性质，该石墨烯薄膜对于水具有自我感知功能，能够感知水滴位置。同时其在低电压下具有超快的电热升温，能够达到约18℃/s。本发明可应用于智能超疏水表面领域。

技术领域

本发明涉及一种仿生智能超疏水石墨烯薄膜的制备方法。

背景技术

仿生多尺度超疏水表面材料是涉及物理学、化学、材料学等的多学科交叉性研究领域，在国际新材料发展趋势中表现出迅猛的势头。其研究领域突出的特点是基础研究和应用研究相结合、仿生理念与材料制备技术相结合。随着超疏水领域的不断发展，为了满足复杂环境下的使用要求，构建多功能的智能超疏水表面成为现今超疏水领域的发展趋势。而石墨烯作为一种新兴的材料具有多种优异性能，从而能够很好的满足构建多功能超疏水表面的要求。石墨烯是由碳原子以SP²键连接形成的蜂窝状的2D单分子层结构，由于其展现出极高的导电导热性，优异的机械强度，极大的比表面积等性质，使得石墨烯在多种领域中被广泛应用。而作为制备石墨烯的原材料，氧化石墨烯也被广泛的研究。由于氧化石墨烯同时具有亲水性和疏水性的官能团，因此能被看作两亲性的物质。基于其两亲特征，氧化石墨烯在界面处的自组装引起了广大科研人员的研究。至今，多种制备石墨烯超疏水表面的方法已经被探究，如二次分散，石墨烯气凝胶，自组装以及激光刻蚀等等。但是大部分方法需要疏水涂层来协助其达到超疏水性能，尤其是对于基于还原氧化石墨烯构建的材料。然而，疏水的涂层极大地削弱了石墨烯本身优异的性能，从而导致结合石墨烯本身特性的多功能超疏水表面至今仍然鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决现在没有结合石墨烯本身特性的多功能超疏水薄膜的问题，提供了一种仿生智能超疏水石墨烯薄膜的制备方法。

本发明一种仿生智能超疏水石墨烯薄膜的制备方法包括：

一、氧化石墨烯的制备：

将23mL质量浓度为98％的浓硫酸加入烧杯中，冰浴，然后加入1g天然石墨，300～500r/min的搅拌速率下搅拌10～40min，控制温度低于5℃，加入6g KMnO₄,再在900～1200r/min的条件下搅拌2～2.5h，再置于30～40℃的恒温水浴中，300～500r/min搅拌速率下搅拌30～40min后，转到80℃恒温水浴锅中，在300～500r/min搅拌速率下搅拌10～15min，加入80mL蒸馏水,然后再300～500r/min搅拌速率下搅拌15～20min后，加入60mL蒸馏水，再加混合溶液A，然后超声10～15min，再在8000r/min的条件下离心10min，然后洗涤至PH值在6～7，得到氧化石墨烯水溶液；其中所述的混合溶液A是由10.81mL质量浓度为30％的双氧水和60mL蒸馏水组成的；

二、氧化石墨烯乳液的制备：

将步骤一制备的氧化石墨烯水溶液稀释为5mg/mL，然后取10mL超声1～2h后加入1mL二苯醚，60℃水浴下剪切60min，然后在冰水浴中放置12h，得到氧化石墨烯乳液；

三、超疏水石墨烯薄膜的制备：

取1.5mL步骤二制备的氧化石墨烯乳液在聚四氟乙烯滤膜进行抽滤，然后冷冻干燥48h，得到干燥的氧化石墨烯薄膜；将干燥的氧化石墨烯薄膜放置在100℃碘化氢饱和蒸汽中1～2h，随后在120℃下抽真空干燥12h，得到仿生智能超疏水石墨烯薄膜。