氧化石墨烯墨水及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明公开了一种氧化石墨烯及其制备方法和应用。该氧化石墨烯墨水主要以氧化石墨烯、表面活性剂和溶剂为原料配制而成，按质量分数计，氧化石墨烯为0.1%～0.5%，表面活性剂为0.05%～0.5%，其余为溶剂。制备方法包括将氧化石墨烯分散在溶剂中，加入表面活性剂，得到混合液，经微滤膜过滤，得到氧化石墨烯墨水。该氧化石墨烯墨水可应用于喷墨打印机中，尤其可通过喷墨打印机来制备石墨烯柔性电路。本发明的氧化石墨烯墨水及其制备方法具有绿色环保、成本低廉、制备简单等优点，氧化石墨烯墨水应用于普通家装喷墨打印机中可满足市场的需求。
【专利说明】
氧化石墨烯墨水及其制备方法和应用
技术领域
[0001]本发明属于电子印刷材料技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯墨水及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]喷墨打印技术可以实现复杂图案的直接书写，是实现功能材料图案化的最有前景的方法之一。目前，喷墨打印技术已经被广泛地应用于各类功能器件的制备。喷墨打印技术具有数字化、增材制造、减少材料浪费和与不同基材的相容性等优点，其发展推动了新型墨水材料的开发和应用。石墨烯由于具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度、极好的透光性和化学稳定性，是最有希望作为金属化成分应用于印刷电子器件技术中的。目前已有不同的方法应用于石墨烯的生产。尽管喷墨打印石墨烯基墨水已有报道，但大部分报道的石墨稀墨水需要专业嗔墨打印机进彳丁打印，成本$父尚，不利于石墨稀基墨水市场化。因此，开发出符合市场需要的可用于普通家装喷墨打印机的墨水具有重要的意义。
[0003]随着柔性电路的需求量日益增加，利用导电性墨水或导电性油墨在柔性绝缘基板上通过书写、打印或者印刷等方式制备导电线路引起了研究工作者的广泛兴趣。这些年的科学研究表明，最有可能成为下一代柔性电极材料的有金属网格和纳米线、导电聚合物、碳纳米管和石墨烯。其中石墨烯以最稳定的苯六元环作为其基本结构单元，C-C键长为0.14nm，其厚度只有0.34nm，厚度只有头发的二十万分之一。由于石墨稀的二维特性、高透明度、优异的电子迀移性能、化学和热稳定性高、低成本以及出色的机械性能，引起了科学界的极大关注，制备石墨烯柔性电路也引起了人们广泛的兴趣，研究人员希望通过石墨烯油墨来制备柔性电路以获取可折叠、柔性的电子产品。
[0004]现有石墨烯柔性电路的制备，一般采用CVD石墨烯来做，这种方法成本高、制备要求高，不利于大规模生产。尽管喷墨打印氧化石墨烯基墨水已有报道，但大部分报道的氧化石墨稀墨水需要专业喷墨打印机进行打印，成本仍较高，不利于氧化石墨稀基墨水市场化。因此，寻求一种适用于普通喷墨打印机的石墨烯柔性电路的制备方法成为当务之急。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种绿色环保、制备简单的氧化石墨烯墨水，并相应提供一种操作简单、成本低廉的氧化石墨烯墨水的制备方法，在此基础上，还提供一种上述氧化石墨稀墨水在喷墨打印机中的应用。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种氧化石墨稀墨水，所述氧化石墨稀墨水主要以氧化石墨稀、表面活性剂和洛剂为原料配制而成，按质量分数计，所述氧化石墨稀为0.1%?0.5%，所述表面活性剂为0.05%?
0.5%，其余为溶剂。
[0007]上述的氧化石墨稀墨水中，优选的，所述表面活性剂为十一■烧基硫酸纳和/或曲拉通X-100;所述氧化石墨烯为单层，直径小于ιμπι;所述溶剂为水。
[0008]上述的氧化石墨稀墨水中，优选的，所述氧化石墨稀墨水的粘度为ImPa.s?5mPa.s，所述氧化石墨稀墨水的表面张力为25mN/m?50mN/m。
[0009]作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的氧化石墨烯墨水的制备方法，包括以下步骤:
51、将氧化石墨烯分散在溶剂中，加入表面活性剂，经超声分散后，得到混合液；
52、将所述混合液采用0.2μηι?Iym的微滤膜过滤，得到所述氧化石墨稀墨水。
[0010]上述的氧化石墨稀墨水的制备方法中，优选的，所述氧化石墨稀是以氧化石墨稀原液的形式加入所述溶剂中，所述氧化石墨烯原液由以下方法制备得到:
(1)将石墨粉与高锰酸钾按1:5?7的质量比混合，然后加入浓硫酸与浓磷酸的混酸，经加热反应后，冷却至室温，得到混合液体；
(2)将所述混合液体进行水洗和透析，以去除多余的酸，再离心分离，收取上层液即得氧化石墨烯原液。
[0011]上述的氧化石墨烯墨水的制备方法中，优选的，所述步骤(I)中，所述石墨粉与混酸的质量比为1:100?300，所述混酸中浓硫酸与浓磷酸的体积比为7?10:1;所述加热反应的温度为30 0C?60 °C，所述加热反应的时间为12h?36h;
和/或，所述步骤(2 )中，所述离心的转速为2000rpm?8000rpm。
[0012]作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的氧化石墨烯墨水或者上述的制备方法制得的氧化石墨烯墨水在喷墨打印机中的应用。
[0013]上述的应用中，优选的，所述喷墨打印机为普通家装喷墨打印机，所述喷墨打印机所用的打印基底包括纸、铝箔、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、聚酰亚胺薄膜中的一种。
[0014]上述的应用中，优选的，所述应用为氧化石墨烯墨水通过喷墨打印机制备石墨烯柔性电路，制备方法包括以下步骤:
(a)嗔墨打印图案:将氧化石墨稀墨水注入到墨盒中，通过嗔墨打印机将预设计的图案打印至打印基底上，得到带有氧化石墨烯打印图案的基底；
(b)还原打印图案:采用HI酸还原、煅烧还原或煅烧-HI酸结合还原的方式，将基底上的氧化石墨烯打印图案还原为石墨烯打印图案，得到石墨烯柔性电路。
[0015]上述的应用中，优选的，所述步骤(a)中，所述打印基底为聚对苯二甲酸乙二酯薄膜或聚酰亚胺薄膜，先采用亲水试剂进行处理，所述亲水试剂为HYDR0300与异丙醇的混合液，所述HYDR0300与异丙醇的体积比为I?4:1;
和/或，所述步骤(b)中，所述HI酸还原的过程如下:将所述带有氧化石墨烯打印图案的基底放入HI酸中，密封加热，加热温度为550C?950C，加热时间为0.5h?3h，然后冷却，再用乙醇泡洗，干燥后，得到石墨烯柔性电路；
所述煅烧还原的过程如下:将所述带有氧化石墨烯打印图案的基底在惰性气体保护下加热到300°C?500°C煅烧Ih?24h，得到石墨烯柔性电路；
所述煅烧-HI酸结合还原的过程如下:将所述带有氧化石墨烯打印图案的基底在惰性气体保护下加热到300°C?500°C煅烧Ih?24h，冷却后放入HI酸中，密封加热，加热温度为55°C?950C，加热时间为0.5h?3h，然后冷却，再用乙醇泡洗，干燥后，得到石墨烯柔性电路。
[0016]墨水最重要的参数在于流体性质，即粘度和表面张力，这些性质影响了墨滴的大小和形状。墨水的粘度过高会造成墨水流动不畅，无法及时补充到墨水槽，墨水无法正常喷出；表面张力过低，不易形成均匀的微小墨滴，而表面张力过大时，墨流难断裂，导致打印不流畅，易出现间歇性打印中断。因此，为了制备可打印的氧化石墨烯墨水，需要测试氧化石墨烯的浓度和表面活性剂的添加量对粘度以及表面张力的影响，氧化石墨烯的浓度和表面活性剂的添加量的选择非常重要。
[0017]氧化石墨烯分散液的表面张力较高，不利于喷墨打印，本发明通过添加表面活性剂降低了表面张力，解决了上述问题。由于纯的氧化石墨烯分散液的表面张力过高，且表面带有负电荷，本发明选择添加阴离子型表面活性剂如十二烷基硫酸钠(SDS)或者非离子型表面活性剂曲拉通χ-ιοο(τχιοο)来降低表面张力以达到打印需求。表面活性剂具有两亲性结构，这将引起表面活性剂在溶剂表面富集，达到表面张力降低的效果。十二烷基硫酸钠中的CH3(CH2)11-是疏水基，-SO4Na是亲水基，疏水基使分子有脱离水的趋势，而亲水基让分子有进入水中的趋势，这两者相互作用，导致亲水基伸入水中，疏水基伸向空气，引起了CH3(CH2)11 S04-在水面富集。而非离子型的曲拉通X-100 -(C8Hn-C6H5-O-(C2H4O)1Q-H),是由分子中的醚氧原子通过氢键与水分子发生作用富集到表面，从而达到降低表面张力的作用。
[0018]行业中喷墨打印机的墨水粘度要求为I mPa.S?5 mPa.s(25°C)，氧化石墨稀的浓度对分散液的粘度影响较显著，但对表面张力贡献较小。本发明通过改变氧化石墨烯浓度来调控分散液的粘度。行业要求喷墨打印机墨水的表面张力为25 mN/m?50 mN/m(20°C )，SDS和TX100含量对墨水粘度的影响较小，但对墨水的表面张力影响较明显。本发明通过改变表面活性剂的浓度来调控分散液的表面张力。
[0019]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1、本发明的氧化石墨烯墨水由氧化石墨烯(墨水活性组分)、溶剂和表面活性剂组成，绿色环保，制备简单。表面活性剂的使用(优选十二烷基硫酸钠或曲拉通X-100)及其合适的用量可以有效调节墨水的粘度和表面张力，满足国内国际上对墨水粘度和表面张力的要求。该氧化石墨烯墨水可以长期稳定存在，一个月之后均匀、无沉降。
[0020]2、本发明氧化石墨稀墨水的制备方法中，氧化石墨稀采用改善的Hummers法制备，氧化石墨烯的制备过程中，特别采用了离心分离的步骤，将氧化石墨烯原液进行离心分离，可去除大尺寸的氧化石墨烯，以防喷墨打印时堵塞。
[0021]3、本发明氧化石墨烯墨水的制备方法中，采用了表面活性剂来调节氧化石墨烯墨水的粘度和表面张力，还采用微滤膜对混合液过滤，进一步去除大尺寸的氧化石墨烯，以防喷墨打印时堵塞。因为墨水一般由可溶于水的物质制成，所以一般在墨水制备领域不会用到微膜过滤的方法，而石墨烯墨水正因为微膜过滤方法的使用，才使得出墨顺畅，达到了很好的使用效果。本发明的制备方法还具有操作简单，成本低廉等优点。
[0022]4、本发明的氧化石墨烯墨水可广泛应用于普通家装喷墨打印机(尤其是家用惠普打印机)，使用顺畅，不会堵塞。由于普通家用喷墨打印机一般较便宜，采用的墨盒等组件质量相比于专业打印机较差，从而会更易造成堵塞墨盒、出墨不顺畅等问题，因此对墨水的要求更高，现有石墨烯基墨水一般很难满足普通喷墨打印机的需求并得以应用，而本发明的氧化石墨烯通过原料和制备工艺的改进，显著提升了墨水质量，氧化石墨烯为单层，直径小于0.45μηι，氧化石墨稀墨水均一、无沉降，能够广泛应用于普通家用喷墨打印机，打印线光滑，可实现复杂图案打印，满足市场需要，并且有效促进了石墨烯在柔性电路中的应用。
[0023]5、本发明的应用中，石墨烯柔性电路的制备方法操作简单，成本低廉，可实现大规模生产。氧化石墨烯图案的还原方法简单易行，并且还原后柔性电路的导电率高，可适应石墨烯柔性电路的市场化需求。
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例1制备的氧化石墨烯分散液(A)与氧化石墨烯墨水(B)的光学图片。
[0025]图2为本发明制备的氧化石墨烯墨水中氧化石墨烯浓度对粘度的影响。
[0026]图3为本发明制备的氧化石墨烯墨水中氧化石墨烯浓度对表面张力的影响。
[0027]图4为本发明制备的氧化石墨烯墨水(G0-SDS墨水和G0-TX100墨水)中表面活性剂浓度对粘度的影响。
[0028]图5为本发明制备的氧化石墨烯墨水(G0-SDS墨水和G0-TX100墨水)中表面活性剂浓度对表面张力的影响。
[0029]图6为本发明实施例3制备的氧化石墨烯墨水的打印图案光学图片。(A)、(B)、(C)分别为G0-SDS( I g/L)墨水在纸、聚酰亚胺薄膜(PI)、铝箔上打印的图案；(D)、(E)、(F)GO-TX100C2.5 g/L)墨水在纸、聚酰亚胺薄膜(PI)、铝箔上打印的图案。
[0030]图7为本发明实施例4制备的氧化石墨烯墨水(G0-SDS墨水)不同打印次数的图案。
[0031]图8为本发明实施例7中氧化石墨烯墨水(G0-TX100墨水)不同打印次数的图案。
[0032]图9为本发明实施例4、5、6中不同打印次数的还原图案的电导率变化图。
[0033]图10为本发明实施例7、8、9中不同打印次数的还原图案的电导率变化图。
【具体实施方式】
[0034]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0035]以下实施例中所采用的原料和仪器均为市售。
[0036]实施例1
一种本发明的氧化石墨烯墨水，以氧化石墨烯、溶剂和表面活性剂为原料配制而成，表面活性剂为十二烷基硫酸钠，溶剂为水。按质量分数计，氧化石墨烯的质量分数为0.4%，十二烷基硫酸钠的质量分数为0.1 %，其余为水。
[0037]本实施例中，氧化石墨烯为单层，直径小于Ιμπι。
[0038]本实施例中，氧化石墨稀墨水的粘度为3.6mPa.s，表面张力为42mN/m。
[0039]—种上述本实施例的氧化石墨烯墨水的制备方法，包括以下步骤:
S1、氧化石墨烯原液的制备
(I)称取3 g的石墨粉和18 g KnMO4加入到1000 mL圆底烧瓶中，搅拌均匀，并倒入400mL体积比为9: I的浓硫酸和浓磷酸的混酸，加入时控制温度在10°C以下，搅拌30 min。然后转移至50°C油浴锅中加热反应24h，反应后冷却至室温，得到混合液体。
[0040](2)将步骤(I)得到的混合液体倒入涂有双氧水的冰上，得到的分散液通过1000rpm离心分离，取下层，加入去离子水，超声5 min，再装入分子量为8000?12000的透析袋进行透析，直至析出液为中性。析出液再直接用6000 rpm离心分离15 min，去除大尺寸的氧化石墨稀，取上层液即获得氧化石墨稀原液。
[0041 ] S2、将步骤SI中得到的氧化石墨稀原液用水稀释至氧化石墨稀浓度为4mg/mL后，通过添加氨水调节pH至中性，得到氧化石墨烯分散液，在20mL氧化石墨烯分散液中加入
0.02g十二烷基硫酸钠(SDS)，超声2h，分散完全，得到混合液。
[0042]S3、将步骤S2得到的混合液再通过滤膜孔径为0.45μπι的微滤膜滤除杂质，得到氧化石墨烯墨水(即GO-SDS墨水)。
[0043]图1为本发明制备的氧化石墨烯分散液与氧化石墨烯墨水的光学图片，其中(A)为氧化石墨烯分散液，(B)为氧化石墨烯墨水。图1中(B)显示氧化石墨烯墨水可以长期稳定存在，一个月之后均匀、无沉降。
[0044]实施例2
一种本发明的氧化石墨烯墨水，以氧化石墨烯、溶剂和表面活性剂为原料配制而成，表面活性剂为曲拉通X-100，溶剂为水。其中，氧化石墨烯的质量分数为0.4%，曲拉通Χ-100的质量分数为0.25%，其余为水。
[0045]本实施例中，氧化石墨烯为单层，直径小于Ιμπι。
[0046]—种上述本实施例的氧化石墨烯墨水的制备方法，除加入的表面活性剂为曲拉通Χ-100 0.(^外(浓度为2.511^/1^)，其余均与实施例1相同。
[0047]图2和图3分别为本发明制备的氧化石墨烯墨水中氧化石墨烯浓度对粘度和表面张力的影响(未加表面活性剂)，由图可知，氧化石墨烯墨水中氧化石墨烯浓度对粘度影响较大，最优为4mg/mL。图4和图5分别为本发明制备的氧化石墨烯墨水(G0-SDS墨水和GO-TX100墨水)中表面活性剂浓度对粘度和表面张力的影响，由图可知，表面活性剂对表面张力影响较大，SDS最优浓度为lmg/mL。
[0048]实施例3
一种本发明的氧化石墨烯墨水在普通家装喷墨打印机中的应用，该氧化石墨烯墨水采用实施例1或实施例2制备的墨水均可，应用过程如下:
(I)对疏水的基底如聚酰亚胺薄膜等，用体积比为3:7的HYDR0300原液与异丙醇混合液涂抹，进行亲水处理。
[0049](2)将普通家装喷墨打印机(优选惠普喷墨打印机)配套的原装802墨盒用去离子水清洗至无墨水残留，用注射器将氧化石墨稀墨水注入到墨盒中，静置1min后，将墨盒安装到喷墨打印机上。在计算机上设计所需要的图案，通过喷墨打印机，氧化石墨烯墨水分别在纸、亲水处理好的聚酰亚胺薄膜、铝箔上进行打印，结果如图6所示。由图6可知，本发明方法制备的氧化石墨烯墨水分散性良好，能在多种基底上进行打印，获得高质量的打印图案。
[0050]实施例4
一种本发明的氧化石墨烯墨水在通过普通家装喷墨打印机制备石墨烯柔性电路中的应用，该氧化石墨稀墨水米用实施例1制备的墨水(即GO-SDS墨水)，石墨稀柔性电路的制备方法包括以下步骤:
(a)基底处理:将亲水试剂HYDR0300与异丙醇以7: 3的体积比混合，得到混合液，用脱脂棉将混合液涂布在聚酰亚胺薄膜上，然后放入烘箱内于60 V下烘干，备用。
[0051 ] (b)喷墨打印图案:将普通家装喷墨打印机(优选惠普喷墨打印机)配套的原装802墨盒用去离子水清洗至无墨水残留，用注射器将氧化石墨稀墨水注入到墨盒中，静置1min后，将墨盒安装到喷墨打印机上。在计算机上设计所需要的图案，通过喷墨打印机将氧化石墨烯墨水在步骤(a)备用的亲水处理后的聚酰亚胺薄膜上进行打印，打印次数分别为5次、10次、20次和30次，得到带有氧化石墨烯打印图案的聚酰亚胺薄膜。
[0052](C)还原打印图案:分别将步骤(b)中打印次数不同的带有氧化石墨烯打印图案的聚酰亚胺薄膜放入1000 mL圆底烧瓶中，加入I mL HI酸(质量分数为45%)，密封，85°C下加热Ih，冷却后取出，用乙醇小心泡洗后，放入600C的干燥箱中进行干燥，得到石墨烯柔性电路，如图7所示。由图可知，氧化石墨烯墨水的打印图案随着打印次数的增加，颜色也加深，这说明打印图案的厚度增加，也将引起连续性的加强。
[0053]实施例5
一种本发明的石墨烯柔性电路的制备方法，与实施例4基本相同，区别仅在于:在制备石墨烯柔性电路时，步骤(C)的还原方法不同，本实施例的步骤(C)具体为:将步骤(b)中打印次数不同的带有氧化石墨烯打印图案的聚酰亚胺薄膜放入管式炉中，在N2保护下400°C煅烧3h，升温速率为3 °C /min。
[0054]实施例6
一种本发明的石墨烯柔性电路的制备方法，与实施例4基本相同，区别仅在于:在制备石墨烯柔性电路时，步骤(C)的还原方法不同，本实施例的步骤(C)具体为:将步骤(b)中打印次数不同的带有打印图案的聚酰亚胺薄膜先在N2保护下300°C煅烧lh，升温速率为:TC/min，冷却后，再将其加入ImL HI酸(质量分数为45%)中，密封，85°C下还原lh，冷却后取出，用乙醇小心泡洗后，放入60 0C的干燥箱中进行干燥，得到石墨烯柔性电路。
[0055]实施例7
一种本发明的石墨烯柔性电路的制备方法，步骤与实施例4基本相同，区别仅在于:该氧化石墨稀墨水米用实施例2制备的墨水(即GO-TX100墨水)。本实施例得到的石墨稀柔性电路如图8所示。由图可知，氧化石墨烯墨水的打印图案随着打印次数的增加，颜色也加深，这说明打印图案的厚度增加，也将引起连续性的加强。
[0056]实施例8
一种本发明的石墨烯柔性电路的制备方法，与实施例7基本相同，区别仅在于:在制备石墨烯柔性电路时，步骤(C)的还原方法不同，本实施例的步骤(C)具体为:将步骤(b)中打印次数不同的带有氧化石墨烯打印图案的聚酰亚胺薄膜放入管式炉中，在N2保护下400°C煅烧3h，升温速率为3 °C /min。
[0057]实施例9
一种本发明的石墨烯柔性电路的制备方法，与实施例7基本相同，区别仅在于:在制备石墨烯柔性电路时，步骤(C)的还原方法不同，本实施例的步骤(C)具体为:将步骤(b)中打印次数不同的带有氧化石墨烯打印图案的聚酰亚胺薄膜先在N2保护下300°C煅烧lh，升温速率为30C/min，冷却后，再将其加入ImL HI酸(质量分数为45%)中，密封，85°C下还原Ih，冷却后取出，用乙醇小心泡洗后，放入60 0C的干燥箱中进行干燥，得到石墨烯柔性电路。
[0058]图9为实施例4?6中不同打印次数的还原图案的电导率变化图。图10为实施例7?9中不同打印次数的还原图案的电导率变化图。由图9和图10可以看出，GO-SDS墨水打印图案还原后，电导率随着打印次数的增加而升高，这与随着打印次数的增加打印图案的连续性增加有一定联系;G0-TX100墨水打印图案还原后，电导率随着打印次数的增加先有明显升高，打印次数达到20次后稍有降低。以SDS作为表面活性剂的GO墨水的打印图案还原后获得的电导率，都明显高于以TX100作表面活性剂的GO墨水打印图案还原后的电导率。
[0059]由图9和图10可知，GO-SDS墨水、G0-TX100墨水两种含不同表面活性剂的氧化石墨烯墨水，经HI酸还原后获得的柔性电路，电导率高于相应的对比例中还原后获得的柔性电路的电导率，说明HI酸还原比煅烧还原、煅烧-HI酸结合还原得到的氧化石墨烯的效果更好。
[0060]以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种氧化石墨稀墨水，其特征在于，所述氧化石墨稀墨水主要以氧化石墨稀、表面活性剂和溶剂为原料配制而成，按质量分数计，所述氧化石墨烯为0.1%?0.5%，所述表面活性剂为0.05%?0.5%，其余为溶剂。2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯墨水，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠和/或曲拉通X-100;所述氧化石墨烯为单层，直径小于IMi;所述溶剂为水。3.根据权利要求1或2所述的氧化石墨烯墨水，其特征在于，所述氧化石墨烯墨水的粘度为ImPa.s?5mPa.s，所述氧化石墨稀墨水的表面张力为25mN/m?50mN/m。4.一种如权利要求1?3中任一项所述的氧化石墨稀墨水的制备方法，包括以下步骤: 51、将氧化石墨烯分散在溶剂中，加入表面活性剂，经超声分散后，得到混合液； 52、将所述混合液采用0.2μηι?Iym的微滤膜过滤，得到所述氧化石墨稀墨水。5.根据权利要求4所述的氧化石墨烯墨水的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯是以氧化石墨烯原液的形式加入所述溶剂中，所述氧化石墨烯原液由以下方法制备得到: (1)将石墨粉与高锰酸钾按1:5?7的质量比混合，然后加入浓硫酸与浓磷酸的混酸，经加热反应后，冷却至室温，得到混合液体； (2)将所述混合液体进行水洗和透析，以去除多余的酸，再离心分离，收取上层液即得氧化石墨烯原液。6.根据权利要求5所述的氧化石墨烯墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)中，所述石墨粉与混酸的质量比为1:100?300，所述混酸中浓硫酸与浓磷酸的体积比为7?10:1;所述加热反应的温度为30°C?60°C，所述加热反应的时间为12h?36h; 和/或，所述步骤(2 )中，所述离心的转速为2000rpm?8000rpm。7.—种如权利要求1?3中任一项所述的氧化石墨稀墨水或者如权利要求4?6中任一项所述的制备方法制得的氧化石墨烯墨水在喷墨打印机中的应用。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述喷墨打印机为普通家装喷墨打印机，所述喷墨打印机所用的打印基底包括纸、铝箔、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、聚酰亚胺薄膜中的一种。9.根据权利要求7或8所述的应用，其特征在于，所述应用为氧化石墨烯墨水通过喷墨打印机制备石墨烯柔性电路，制备方法包括以下步骤: (a)嗔墨打印图案:将氧化石墨稀墨水注入到墨盒中，通过嗔墨打印机将预设计的图案打印至打印基底上，得到带有氧化石墨烯打印图案的基底； (b)还原打印图案:采用HI酸还原、煅烧还原或煅烧-HI酸结合还原的方式，将基底上的氧化石墨烯打印图案还原为石墨烯打印图案，得到石墨烯柔性电路。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述步骤(a)中，所述打印基底为聚对苯二甲酸乙二酯薄膜或聚酰亚胺薄膜，先采用亲水试剂进行处理，所述亲水试剂为HYDR0300与异丙醇的混合液，所述HYDR0300与异丙醇的体积比为I?4:1 ； 和/或，所述步骤(b)中，所述HI酸还原的过程如下:将所述带有氧化石墨烯打印图案的基底放入HI酸中，密封加热，加热温度为550C?950C，加热时间为0.5h?3h，然后冷却，再用乙醇泡洗，干燥后，得到石墨烯柔性电路； 所述煅烧还原的过程如下:将所述带有氧化石墨烯打印图案的基底在惰性气体保护下加热到300°C?500°C煅烧Ih?24h，得到石墨烯柔性电路； 所述煅烧-HI酸结合还原的过程如下:将所述带有氧化石墨烯打印图案的基底在惰性气体保护下加热到300°C?500°C煅烧Ih?24h，冷却后放入HI酸中，密封加热，加热温度为55°C?950C，加热时间为0.5h?3h，然后冷却，再用乙醇泡洗，干燥后，得到石墨烯柔性电路。
【文档编号】C09D11/38GK105860667SQ201610387057
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】王建方, 李佩纹, 王邦运, 蔡凤莲, 陶呈安, 尹传明, 王芳, 李玉姣, 康艳
【申请人】中国人民解放军国防科学技术大学