[发明专利]一种对温度响应的石墨烯基有机复合材料及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种对温度响应的石墨烯基有机复合材料及其制备与应用，所述制备方法具体包括以下步骤：(a)将石墨烯分散在有机溶剂中，得到含石墨烯的分散液；(b)在步骤(a)中得到的分散液中依次加入均苯四甲酸二酐和三聚氰胺，得到反应液；(c)步骤(b)得到的反应液进行溶剂热原位聚合反应，反应后得到石墨烯基聚酰亚胺复合材料前驱体，将所述石墨烯基聚酰亚胺复合材料前驱体依次进行水洗、干燥和煅烧，得到所述石墨烯基有机复合材料。与现有技术相比，本发明可作为负极材料用于钠离子电池中。

技术领域

本发明涉及材料科学领域，具体涉及一种对温度响应的石墨烯基有机复合材料及其制备与应用。

背景技术

人们收入水平的提高，使得人们对电饭锅、高压锅、热水器等产品在节能、环保、耐用、舒适等方面的要求提高，越来越多的智能控制技术引入到生活电器产品中，进而导致温度响应器在生活及工作中的作用将不断凸显，广泛应用于可控生物催化、生物燃料电池、分析检测、智能设备开发等新兴领域。其中最重要的是复合材料的研发，由于复合材料既可以发挥各种单一材料的优点，又可以克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围，同时复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。

随着材料科学和电化学等学科的发展和交叉融合，涌现了一系列结构巧妙、功能独特的新型复合材料。聚酰亚胺具有高孔隙率和高弹性的特点，可用于塑料及涂料工业，也可作纺织物、耐热装饰薄板、粘接剂等。但是有机材料依然存在导电性差、结构性差的缺点，导致其性能不佳，包括无法对温度进行很好的响应等。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种对温度响应的石墨烯基有机复合材料及其制备与应用，同时在钠离子电池中也发挥重要的作用，作为钠离子电池负极材料，具有优异的电化学性能。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种对温度响应的石墨烯基有机复合材料的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：

(a)将石墨烯分散在有机溶剂中，得到含石墨烯的分散液；

(b)在步骤(a)中得到的分散液中依次加入均苯四甲酸二酐和三聚氰胺，得到反应液；

(c)步骤(b)得到的反应液进行溶剂热原位聚合反应，反应后得到石墨烯基聚酰亚胺复合材料前驱体，将所述石墨烯基聚酰亚胺复合材料前驱体依次进行水洗、干燥和煅烧，得到石墨烯基有机复合材料。

优选地，所述的石墨烯由石墨烯水溶液得到，将所述石墨烯水溶液分散在有机溶剂之前，先将石墨烯水溶液经过离心处理除去水，该离心处理为高速离心处理，离心速度为6000～8000r/min，离心时间为10min，离心次数为3～4次。

优选地，步骤(a)中，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

优选地，步骤(a)中，将石墨烯分散在有机溶剂时，采用超声进行第一次分散，第一次超声的时间为10min。

优选地，步骤(b)中，将均苯四甲酸二酐加入到分散液中时，采用超声进行第二次分散，第二次分散的时间为2min；将三聚氰胺加入到分散液中时，采用超声进行第三次分散，第三次分散过程中同时进行搅拌，第三次分散和搅拌的时间共1h。

优选地，所述分散液中的石墨烯的质量浓度为2～4mg/ml，所述石墨烯和均苯四甲酸二酐的质量比为(8～12):1，所述均苯四甲酸二酐和三聚氰胺的质量比为(2.5～2.6):1。进一步优选地，所述分散液中的石墨烯的质量浓度为3mg/ml，所述石墨烯和均苯四甲酸二酐的质量比为10:1。

优选地，步骤(c)中，所述溶剂热原位聚合反应的温度为150～200℃，反应结束后，将含有石墨烯基聚酰亚胺复合材料前驱体的反应液继续保温12～24h。