石墨烯組合物的制作方法
【專利摘要】包含石墨烯片、至少一種芳族化合物的組合物。所述組合物可任選包含聚合物和/或酸催化劑。它們可為油墨或涂料的形式。用于本發(fā)明的芳族化合物包含至少一個芳環(huán)。它們可包含兩個或更多個芳環(huán)。當(dāng)存在兩個或更多個芳環(huán)時，它們可與彼此稠合、直接鍵合、使用一個或多個原子的間隔部鍵合等。芳環(huán)可全部基于碳或可包含雜原子(雜芳族物）。環(huán)體系芳族化合物的實例可基于以下（以下的衍生物）：包括苯、萘、蒽、并四苯、并五苯、菲、花、花、苯并[a]花、蔻、|丨丨?。╟hryrsene)、三亞苯、花、碗烯、卵烯、危烯、氟、聯(lián)苯、雙S分等。雜芳環(huán)體系芳族化合物的實例可基于包括呋喃、噻吩、卩比略、卩比卩定、卩引哚、咪唑、卩密卩定(pynmidine)、嘌呤等。
【專利說明】石墨烯組合物
[0001] 相關(guān)申請引用 本申請要求以下申請的優(yōu)先權(quán)：2011年11月14日提交的美國臨時申請61/559715， 2012年2月7日提交的61/596216, 2012年2月7日提交的61/596220,和2012年2月8 日提交的61/596224,其全體內(nèi)容通過引用在此并入。 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及包含石墨烯和至少一種酸的組合物。
[0003] 關(guān)于聯(lián)邦資助的研究與開發(fā)的聲明 本發(fā)明使用NSF提供的許可號為IIP-1152700和IIP-1046880的政府支持而完成。政 府具有本發(fā)明的某些權(quán)利。
[0004] 背景 由于它的許多優(yōu)良的性質(zhì)，石墨烯越來越多地用于許多實際應(yīng)用：導(dǎo)電油墨和涂料、聚 合物復(fù)合物、傳感器（例如氣敏傳感器、生物傳感器等）、電極、熱轉(zhuǎn)印應(yīng)用、儲能裝置（例如 電池和超級電容器）、太陽能電池等。在一些情況下，石墨烯以與其它的組分(例如聚合粘結(jié) 齊IJ，其可提高所述組合物的機械性能，還有其他優(yōu)點）的組合物來使用。即使成功的石墨烯 已經(jīng)有許多這樣的應(yīng)用，還是期望獲得具有增強的性質(zhì)(例如電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、機械性能等） 的石墨烯組合物。 發(fā)明概要
[0005] 本文公開和請求保護一種組合物，其包含石墨烯片和至少一種芳族化合物。還公 開和請求保護一種油墨或涂料，其包含含有石墨烯片和至少一種芳族化合物的組合物。
[0006] 發(fā)明詳述 用于本發(fā)明的芳族化合物包含至少一個芳環(huán)。它們可包含兩個或更多芳環(huán)。當(dāng)存在 兩個或更多個芳環(huán)時，它們可與彼此稠合、直接鍵合、使用一個或多個原子等的間隔部鍵合 等。所述芳環(huán)可為全部基于碳或可包含雜原子（雜芳族物）。環(huán)體系芳族化合物的實例 可基于以下（以下的衍生物）：包括苯、萘、蒽、并四苯、并五苯、菲、芘、芘、苯并[a]芘、蔻、 H (chryrsene)、三亞苯、花、碗烯、卵烯、危烯、氟、聯(lián)苯、雙酚等。雜芳環(huán)體系芳族化合物 的實例可基于包括呋喃、噻吩、吡咯、吡陡、吲哚、咪唑、嘧陡、嘌呤等。它們優(yōu)選具有小于約 2000的分子量，或更優(yōu)選小于約1000,還更優(yōu)選小于約500。
[0007] 所述芳環(huán)體系可為被一個、兩個或更多個官能團取代的官能化或多官能化合物。 官能團優(yōu)選為親核的或親電的。在一些情況下，它們能夠與羥基、羧酸或羧酸衍生物、和/ 或環(huán)氧基反應(yīng)。官能團的實例包括但不限于羥基、過氧羥基和過氧基、羧酸、羧酸鹽（例如 1^、似、1(、1%、0 &、211等鹽）、酯、酐、?；u（包括酰基氯）、醛（例如甲?；⒖s醛、原酸酯、 碳酸酯、氨基、酰胺、亞胺、酰亞胺、疊氮化物、氰酸酯、異氰酸酯、硫醇基團、磺基、亞磺基、硫 氰酸酯、環(huán)氧化物、醚等。在一些情況下，在官能化芳族化合物中，有一個、兩個、三個、四個 或更多個官能團。
[0008] 實例包括以下通式的化合物：
【權(quán)利要求】
1. 一種組合物，其包含石墨烯片和至少一種芳族化合物。
2. 權(quán)利要求1的組合物，其進一步包含至少一種聚合物。
3. 權(quán)利要求1的組合物，其進一步包含至少一種催化劑。
4. 權(quán)利要求1的組合物，其中所述聚合物選自聚（乙烯醇縮丁醛）、聚（乙烯醇縮甲 醛）和聚丙烯酸酯。
5. 權(quán)利要求3的組合物，其中所述催化劑為磺酸。
6. 權(quán)利要求3的組合物，其中所述催化劑為對甲苯磺酸。
7. 權(quán)利要求1的組合物，其中所述石墨烯片具有至少約300m2/g的表面積。
8. 權(quán)利要求1的組合物，其中所述芳族化合物經(jīng)官能化。
9. 權(quán)利要求1的組合物，其中所述芳族化合物為選自以下的一個或多個：羥基苯甲 酸、苯甲酸（benzoix acid)、苯甲醒、甲酰苯甲酸、對苯二甲醒、間苯二甲醒、鄰苯二甲醒、對 苯二甲酸、對苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸、間苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸二 甲酯、鄰苯二甲酸酐、雙酚、4, 4' -聯(lián)苯二酚、3, 3' -聯(lián)苯二酚、2, 2' -聯(lián)苯二酚、羥基聯(lián)苯、二 羥基萘、氫醌、鄰苯二酚和間苯二酚。
10. 權(quán)利要求1的組合物，其中所述芳族化合物為苯衍生物。
11. 權(quán)利要求1的組合物，其中所述芳族化合物為聯(lián)苯衍生物。
12. 權(quán)利要求1的組合物，其中所述石墨烯片具有至少約25:1的碳：氧摩爾比。
13. 權(quán)利要求1的組合物，其中所述石墨烯片具有至少約75:1的碳：氧摩爾比。
14. 權(quán)利要求1的組合物，其進一步包含石墨。
15. -種油墨或涂料，其包含含有石墨烯片和至少一種芳族化合物的組合物。
16. 權(quán)利要求15的油墨或涂料，其中所述組合物進一步包含至少一種粘合劑。
17. 權(quán)利要求15的油墨或涂料，其中所述組合物進一步包含至少一種催化劑。
18. 權(quán)利要求15的油墨或涂料，其中所述組合物進一步包含石墨。
19. 權(quán)利要求15的油墨或涂層，其中所述石墨烯片具有至少約25:1的碳：氧摩爾比。
20. -種用權(quán)利要求15的油墨或涂料涂布的制品。
【文檔編號】C01B31/04GK104220369SQ201280066990
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月14日
【發(fā)明者】K.雷德蒙, D.謝菲爾 申請人:沃爾貝克材料有限公司