[发明专利]一种还原氧化石墨烯/导电高分子复合凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供了一种还原氧化石墨烯/导电高分子复合凝胶及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：S1、调节盐酸多巴胺溶液的pH值调至8‑9，记为溶液A；S2、将导电高分子加入到氧化石墨烯水分散液内，搅拌超声处理，使其均匀分散，记为溶液B；S3、将所述溶液A加入到所述溶液B中，搅拌均匀后进行水热反应，取出产物用去离子水洗净，冷冻干燥，即得到还原氧化石墨烯/导电高分子复合凝胶。本发明利用多巴胺包覆在氧化石墨烯以及导电高分子表面，自聚成为聚多巴胺，促进氧化石墨烯与导电高分子的相互分散，以此提高复合凝胶的电学性能；此外，还可以通过控制各组分的配比来调控复合凝胶的电化学性质。

技术领域

本发明涉及导电聚合物技术领域，具体而言，涉及一种还原氧化石墨烯/ 导电高分子复合凝胶及其制备方法。

背景技术

近年来，由于智能便携电子产品、电动汽车和清洁环境意识的快速发展，对高能量、可持续和环保的电化学储能设备的需求大大增加。由于这些智能设备在机器学习、人工智能、物联网和功能方面的进步，它们的功耗增加了许多倍。为了满足新兴智能电子领域对储能的需求，设计和开发高效的高能柔性电极材料成为必要。而导电高分子水凝胶已成为应用非常广泛的一种智能的软性物质。由于水凝胶的三维结构增加了其比表面积，这就有利于与电解液的充分接触，提高了比电容，这也使得水凝胶成为电容器的前景材料。

石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。在众多的导电高分子材料中，聚苯胺、聚吡咯这些含氮功能聚合物具有高柔韧性、多种氧化氮、可调电性能、稳定性好、易于电化学聚合成膜等优点。将石墨烯与聚苯胺或聚吡咯结合，以石墨烯作为骨架，可以组装成复合凝胶。

然而由于石墨烯本身极易发生团聚，在复合过程中，导电高分子通常难以均匀负载在石墨烯表面，而只有均匀复合才能使得电极材料充分发挥石墨烯的大比表面积等特性。因此，更加深入的探索石墨烯与导电高分子材料的复合工艺和优化其电化学性能等具有重要的研究意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种还原氧化石墨烯/导电高分子复合凝胶及其制备方法，已解决现有复合凝胶中石墨烯与导电高分子分散性不好，导致电化学性能较差的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种还原氧化石墨烯/导电高分子复合凝胶的制备方法，包括如下步骤：

S1、调节盐酸多巴胺溶液的pH值调至8-9，记为溶液A；

S2、将导电高分子加入到氧化石墨烯水分散液内，搅拌超声处理，使其均匀分散，记为溶液B；

S3、将所述溶液A加入到所述溶液B中，搅拌均匀后进行水热反应，取出产物用去离子水洗净，冷冻干燥，即得到还原氧化石墨烯/导电高分子复合凝胶。

在上述技术方案中，可选地，S1中，采用三羟基甲烷溶液调节所述调节盐酸多巴胺溶液的pH值。

在上述技术方案中，可选地，所述三羟基甲烷溶液的浓度为2mg/mL。

在上述技术方案中，可选地，S2中，所述导电高分子为聚吡咯或聚苯胺。

在上述技术方案中，可选地，S2中，所述导电高分子与氧化石墨烯水分散液的质量比为(1-2)：(1-4)。

在上述技术方案中，可选地，S2中，所述搅拌超声的时间为30-45min。

在上述技术方案中，可选地，S3中，所述溶液A与所述溶液B的体积比为1：(4-8)。

在上述技术方案中，可选地，S3中，所述水热反应的温度为90-100℃，反应时间为10-12h。