[发明专利]一种石墨烯复合二氧化钛浆料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯复合二氧化钛浆料的制备方法。

背景技术

在近20年中，碳元素引起了世界各国研究人员的极大兴趣。自富勒烯和碳纳米管被发现以后，三维的金刚石、“二维”的石墨、一维的碳纳米管和零维的富勒球组成了完整的碳系家族。其中，石墨以其特殊的片层结构成为一直以来的研究的热点之一。石墨本体并非是真正意义的二维材料，单层石墨碳原子层(Graphene)才是准二维结构的碳材料。石墨可以看成是由多层石墨烯片堆垛而成，而碳纳米管可以看作是卷成圆筒状的石墨烯。当石墨烯的晶格中存在五元环的晶格时，石墨烯片会发生翘曲。因此富勒球便可以看成是通过多个六元环和五元环按照适当顺序排列而得到的。

石墨烯最大的特性是电子在其中的运动速度可以达到光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或更准确地应称为“载荷子”的性质和相对论性的中微子非常相似。

二氧化钛是一种重要的无机材料制备原料，其颗粒尺寸在1nm-100μm之间，纳米二氧化钛由于其自身尺度达到纳米级别，因而比表面积大，表面能高，表面原子所占比例大，因此产生的许多纳米材料所共有的特别性质。以及其特有的三大效应：表面效应﹑小尺寸效应和宏观量子隧道效应。宏观上面表现出特殊的光学性质热学性质，磁学性质，力学性质。纳米二氧化钛因其自身的特殊性质在制造染料敏化太阳能电池和量子点太阳能电池等新一代太阳能如扮演电子传递载体的重要角色，是下一代太阳能电池制作的重要材料和组成部分。

目前，很少有一种方法能够将石墨烯和二氧化钛充分均匀地制备成复合浆料（参见赵颖，新一代太阳能电池概述，物理学报，2010,39（5）314-323），复合了石墨烯的二氧化钛浆料，克服了用单一组分二氧化钛制备电极的导电性，机械性能差的缺点。拓展二氧化钛提高现在新兴能源材料领域的应用范围。

发明内容

本发明的目的是为了改进用现有技术制造的二氧化钛薄膜导电性能差，机械性能不强的缺点而提供了一种石墨烯复合二氧化钛浆料的制备方法，将石墨烯和二氧化钛均匀地配制成浆料，将原有二氧化钛作为光电材料的导电性提升到一个新的阶段，为未来提升光电设备性能的，做出了重要的一步。

本发明的技术方案为：一种石墨烯复合二氧化钛的浆料的制备方法，其具体步骤如下：

（1）酸化处理：将酸溶液，加入二氧化钛粉末中，进行酸化处理；

（2）配制浆料：配制石墨烯水溶液，加入经步骤（1）酸化处理后的二氧化钛溶液中，边加边搅拌，使粉末充分和石墨烯水溶液接触，再加入有机溶剂，搅拌，配制得浆料；

（3）固化浆料：在步骤（2）配制的浆料中加入固化剂，搅拌，然后加入高分子聚合物，搅拌；

（4）浓缩浆料：将步骤（3）所得到的固化浆料经过蒸馏处理得到浓缩后的石墨烯复合二氧化钛的浆料。

优选步骤（1）中所述的酸溶液为硝酸、甲酸或乙酸中的一种或几种混合物；其中优选硝酸的质量浓度为10%—90%，甲酸和乙酸的质量浓度均为10%—30%；酸溶液的加入量为控制二氧化钛粉末和酸溶液质量比为（1-100）:(1-100)；步骤（1）中二氧化钛粉末平均粒径为1nm-100μm。

优选步骤（2）中所述的石墨烯水溶液的浓度为0.1g/L-100g/L；石墨烯水溶液的加入量为控制二氧化钛粉末和石墨烯的质量比为（1-100）：（1-100）；有机溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇、丙醇或正丙醇中的一种或几种；有机溶剂的加入量为控制二氧化钛粉末和有机溶剂质量比为（1-100）：（1-100）。

优选步骤（3）中所述的固化剂为聚乙二醇，更优选聚合度为2000和聚合度为20000的聚乙二醇、松油醇、烷基酚聚氧乙烯醚（简称:OP-10乳化剂）、乙酰丙酮或对异辛基苯基醚（简称:曲拉通X-100）中的一种或几种；二氧化钛粉末和固化剂质量加入量之比为（1-100）：（1-100）；高分子聚合物为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素或纤维素粉中的一种或几种；二氧化钛粉末和高分子聚合物的质量之比（1-100）：（1-100）。

优选步骤（4）中所述的浓缩后的二氧化钛浆料浓度为1g/L-100g/L,石墨烯的浓度为：1g/L-100g/L；蒸馏处理的温度为30℃-90℃。

有益效果：