[发明专利]一种高稳定石墨烯分散体及其制备方法

说明书

本发明公开一种高稳定石墨烯分散体及其制备方法，所述高稳定石墨烯分散体，按质量百分比计，包括组分：石墨烯0.1～10％，分散剂0.1～10％，分散介质80～99.8％；其中，所述分散剂为含有苯环基团的有机化合物，其与石墨烯之间形成π‑π键相互作用。本发明所述高稳定石墨烯分散体，不仅石墨烯浓度含量高，分散稳定，可长时间不团聚沉降，而且工业应用简便，适用面广；本发明所述制备方法工艺简单，成本低，可以获得高分散高浓度的石墨烯分散液，便于工业化生产。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料领域，尤其涉及一种高稳定石墨烯分散体及其制备方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是由碳原子以sp2杂化形式构筑的六角型呈蜂巢结构的二维晶体，具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定。迄今为止研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的连接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品。单层石墨烯几乎是完全透明，每层只吸收2.3％的光，却极为致密、不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法穿透。导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料。化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。石墨烯这些优异的性能使其在气体传感器、光电子器件、化学能源(太阳能电池、锂离子电池)、涂料等领域有着巨大的潜在应用价值。

但在实际应用中，石墨烯片层容易发生聚集，影响石墨烯性能的发挥，因此通常将石墨烯分散在有机溶剂或表面活性剂水溶液中，溶剂分子或表面活性剂分子吸附在石墨烯的表面上，依靠分子间作用力或静电排斥力，实现石墨烯的单层分散。但目前报道的石墨烯分散液(分散体)存在着分散度低、不稳定、浓度低等问题，限制了石墨烯的产业化发展。

现有的石墨烯分散方法主要有两种：一是直接将石墨烯与表面活性剂的混合溶液在超声波的水浴条件下超声分散，但这种方法得到的石墨烯分散液浓度低，超声时间长，严重限制了工业生产的产量，无法满足工业生产的需求；二是采用液相剥离，直接由石墨获得石墨烯分散液，但这种方法产率低，且无法获得高浓度的石墨烯分散液，不利于工业生产。

因此，现有技术还有待于改进和发展，需要开发出高稳定的高分散、高浓度石墨烯分散体系。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高稳定石墨烯分散体及其制备方法，旨在解决现有的石墨烯分散体分散度低、不稳定、浓度低，以及现有的石墨烯分散方法，无法获得高浓度的石墨烯分散液，不利于工业生产的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种高稳定石墨烯分散体，其中，按质量百分比计，包括组分：

石墨烯 0.1～10％

分散剂 0.1～10％

分散介质 80～99.8％；

其中，所述分散剂为含有苯环基团的有机化合物，其与石墨烯之间形成π-π键相互作用。

优选的，所述的高稳定石墨烯分散体，其中，按质量百分比计，包括组分：

石墨烯 0.5～5％

分散剂 0.5～5％

分散介质 90～99％。

优选的，所述的高稳定石墨烯分散体，其中，所述含有苯环基团的有机化合物含有1～7个苯环基团，并含有官能团偶氮、氧蒽、三芳基甲烷、蒽醌、恶嗪、季铵阳离子、芳胺酚中的至少一种。