CN107799246B - 一种热敏电阻用石墨烯电极材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热敏电阻用石墨烯电极材料及其制备方法。该石墨烯电极材料由石墨烯、改性剂、填充物组成，所述石墨烯、改性剂和填充物的质量比为23‑35：1：2‑4，所述填充物包括以下组分：有机相变材料、介孔二氧化硅、泡沫铝、纳米银、氮化硅，所述改性剂为多巴胺和银杏提取物，且两者质量比为2‑4：1。将有机相变材料溶于无水乙醇中加热至40‑65℃后，加入介孔二氧化硅搅拌均匀后升温，再加入泡沫铝、纳米银和氮化硅，投入挤出机中挤出得填充物；将石墨烯和改性剂混合，辐射处理后，喷雾干燥得改性石墨烯；将改性石墨烯和填充物投入双螺杆挤出机中挤出。该石墨烯电极材料导电性好，储能量高，且与衬底的结合能力强。

Description

一种热敏电阻用石墨烯电极材料及其制备方法
技术领域
本发明属于热敏电阻制备领域，具体涉及一种热敏电阻用石墨烯电极材料及其制备方法。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子按照六边形进行排布并相互连接而成的碳分子，其结构非常稳定。石墨烯因具有高导电性、高强度、超大比表面积等特点，是理想的超级电容器储能材料。
申请号201410193631.X，名称为石墨烯电极的制备方法。该方法包括如下步骤：a.将基片进行亲水处理；b.在基片上初步制备石墨烯电极层，使初步制备的石墨烯电极层与基片之间依靠范德华力结合在一起；c.对石墨烯电极层进行酸处理，获得石墨烯含氧基团，进而使石墨烯电极层与基片之间通过化学键强化结合，从而形成石墨烯电极。虽然本发明石墨烯与基片通过化学键结合，有效改善了石墨烯与衬底粘接不牢的问题，降低了成本，但该石墨烯电极导热性能有待提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种热敏电阻用石墨烯电极材料及其制备方法，该石墨烯电极材料导电性好，储能量高，且与衬底的结合能力强。
为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为:
一种热敏电阻用石墨烯电极材料，由石墨烯、改性剂、填充物组成，所述石墨烯、改性剂和填充物的质量比为23-35：1：2-4，所述填充物包括以下按重量份数计的组分：有机相变材料12-24份、介孔二氧化硅8-12份、泡沫铝8-18份、纳米银1-4份、氮化硅3-5份，所述改性剂为多巴胺和银杏提取物，且两者质量比为2-4：1。
作为改进的是，所述有机相变材料为十八烷、硬脂酸、石蜡或聚乙二醇。
作为改进的是，所述石墨烯的比表面积为1230-1500m2/g。
上述热敏电阻用石墨烯电极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，将有机相变材料溶于无水乙醇中加热至40-65℃后，加入介孔二氧化硅搅拌均匀后升温至65-70℃，再加入泡沫铝、纳米银和氮化硅，投入挤出机中挤出得填充物；步骤3，将石墨烯和改性剂混合，辐射处理1-3min后，喷雾干燥得改性石墨烯；步骤4，将改性石墨烯和填充物投入双螺杆挤出机中挤出，即得石墨烯电极材料。
作为改进的是，步骤2中挤出机的挤出温度为80-85℃。
作为改进的是，步骤3中辐射波长为365nm。
与现有技术相比，本发明热敏电阻用石墨烯电极材料，采用植物提取物和多巴胺改性处理石墨烯，提高了石墨烯的比表面积和抗氧化能力；另外，该石墨烯电极材料通过将改性石墨烯和填充物混合，更是提高了石墨烯材料的抗外界环境变化的能力和导热性，使用该材料制备的热敏电阻耐用性提高，使用寿命得以延长。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍。
实施例1
一种热敏电阻用石墨烯电极材料，由石墨烯、改性剂、填充物组成，所述石墨烯、改性剂和填充物的质量比为23：1：2，所述填充物包括以下按重量份数计的组分：有机相变材料12份、介孔二氧化硅8份、泡沫铝8份、纳米银1份、氮化硅3份，所述改性剂为多巴胺和银杏提取物，且两者质量比为2：1。
其中，所述有机相变材料为十八烷。
所述石墨烯的比表面积为1230m2/g。
上述热敏电阻用石墨烯电极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，将有机相变材料溶于无水乙醇中加热至40℃后，加入介孔二氧化硅搅拌均匀后升温至65℃，再加入泡沫铝、纳米银和氮化硅，投入挤出机中挤出得填充物；步骤3，将石墨烯和改性剂混合，辐射处理1min后，喷雾干燥得改性石墨烯；步骤4，将改性石墨烯和填充物投入双螺杆挤出机中挤出，即得石墨烯电极材料。
步骤2中挤出机的挤出温度为80℃。
步骤3中辐射波长为365nm。
实施例2
一种热敏电阻用石墨烯电极材料，由石墨烯、改性剂、填充物组成，所述石墨烯、改性剂和填充物的质量比为28：1：3，所述填充物包括以下按重量份数计的组分：有机相变材料20份、介孔二氧化硅10份、泡沫铝15份、纳米银2份、氮化硅4份，所述改性剂为多巴胺和银杏提取物，且两者质量比为3：1。
其中，所述有机相变材料为硬脂酸。
所述石墨烯的比表面积为1340m2/g。
上述热敏电阻用石墨烯电极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，将有机相变材料溶于无水乙醇中加热至55℃后，加入介孔二氧化硅搅拌均匀后升温至68℃，再加入泡沫铝、纳米银和氮化硅，投入挤出机中挤出得填充物；步骤3，将石墨烯和改性剂混合，辐射处理2min后，喷雾干燥得改性石墨烯；步骤4，将改性石墨烯和填充物投入双螺杆挤出机中挤出，即得石墨烯电极材料。
步骤2中挤出机的挤出温度为83℃。
步骤3中辐射波长为365nm。
实施例3
一种热敏电阻用石墨烯电极材料，由石墨烯、改性剂、填充物组成，所述石墨烯、改性剂和填充物的质量比为35：1：4，所述填充物包括以下按重量份数计的组分：有机相变材料24份、介孔二氧化硅12份、泡沫铝18份、纳米银4份、氮化硅5份，所述改性剂为多巴胺和银杏提取物，且两者质量比为4：1。
所述有机相变材料为聚乙二醇。
所述石墨烯的比表面积为1500m2/g。
上述热敏电阻用石墨烯电极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，将有机相变材料溶于无水乙醇中加热至65℃后，加入介孔二氧化硅搅拌均匀后升温至70℃，再加入泡沫铝、纳米银和氮化硅，投入挤出机中挤出得填充物；步骤3，将石墨烯和改性剂混合，辐射处理3min后，喷雾干燥得改性石墨烯；步骤4，将改性石墨烯和填充物投入双螺杆挤出机中挤出，即得石墨烯电极材料。
步骤2中挤出机的挤出温度为85℃。
步骤3中辐射波长为365nm。
对比例1
除不含银杏提取物外，其余同实施例2。
对比例2
除不含有机相变材料，其余同实施例2。
对实施例1-3和对比例1-2的热敏电阻用石墨烯电极材料的性能进行检测，所得数据如下表所示。
从上述结果可以看出，本发明石墨烯电极材料的导热系数高，有效释放电极在工作过程中产生的热量，相变温区的温度跨度大，另外比表面积增大，减少了粒子迁移。
另外，本发明不限于上述实施方式，只要在不超出本发明的范围内，可以采取各种方式实施本发明。

Claims (5)

1.一种热敏电阻用石墨烯电极材料，其特征在于，由石墨烯、改性剂、填充物组成，所述石墨烯、改性剂和填充物的质量比为23-35：1：2-4，所述填充物包括以下按重量份数计的组分：有机相变材料12-24份、介孔二氧化硅8-12份、泡沫铝8-18份、纳米银1-4份、氮化硅3-5份，所述改性剂为多巴胺和银杏提取物，且两者质量比为2-4：1；制备方法包括以下步骤：步骤1，称取各组分；步骤2，将有机相变材料溶于无水乙醇中加热至40-65℃后，加入介孔二氧化硅搅拌均匀后升温至65-70℃，再加入泡沫铝、纳米银和氮化硅，投入挤出机中挤出得填充物；步骤3，将石墨烯和改性剂混合，辐射处理1-3min后，喷雾干燥得改性石墨烯；步骤4，将改性石墨烯和填充物投入双螺杆挤出机中挤出，即得石墨烯电极材料。
2.根据权利要求1所述的热敏电阻用石墨烯电极材料，其特征在于，所述有机相变材料为十八烷、硬脂酸、石蜡或聚乙二醇。
3.根据权利要求1所述的热敏电阻用石墨烯电极材料，其特征在于，所述石墨烯的比表面积为1230-1500m2/g。
4.根据权利要求1所述的热敏电阻用石墨烯电极材料，其特征在于，步骤2中挤出机的挤出温度为80-85℃。
5.根据权利要求1所述的热敏电阻用石墨烯电极材料，其特征在于，步骤3中辐射波长为365nm。
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