聚吡咯对石墨烯/炭黑油墨导电性的影响开题报告

全文总字数：3778字

1. 研究目的与意义

石墨烯作为碳系油墨的新品种，将其与传统导电填料炭黑进行复合，一方面，可以防止石墨烯片的团聚，提高复合油墨体系的导电性；另一方面，可以制备稳定、印刷适性良好、适合直写或喷墨打印的导电油墨。

目前对氧化石墨烯的还原制备的研究已经比较成熟，广泛使用的水合肼等还原方法，但这些还原剂具有毒性，对环境和人类带来很多负面影响，而大量研究表明抗坏血酸（vc）可以将氧化石墨上大部分含氧官能团有效去除，并且可以得到分散良好的石墨烯水分散系，该方法有望用于大量制备水溶性石墨烯。

然而，利用维生素c作为氧化石墨烯的还原剂，制备还原氧化石墨烯，尽管可以有效恢复石墨烯的共轭机构，进而恢复其导电性。

2. 国内外研究现状分析

石墨烯是从石墨材料中剥离出来的、由sp2碳原子紧密堆积而成的二维原子晶体结构，厚度约为0.335 nm，是目前发现的最薄的二维材料，也是构成石墨的基本结构单元[1]；石墨烯具有诸多优秀的特性，这种由碳原子组成的二维原子晶体，具有优异的力学性能、电学性能、热学性能、透光性能、铁磁性能和吸附性能等，这些特性使石墨烯在超级电容器[2,3]，复合材料[4,5]，传感器，药物传递等领域有广泛的应用前景。

炭黑在低成本、质轻、性能稳定等方面具有明显优势，是常用的导电油墨品种。

但是，炭黑的导电性能不佳[6]。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：(1)以聚吡咯掺杂vc还原而成的石墨烯/炭黑的混合填料为导电填料，以乙醇、乙二醇、丙三醇、去离子水的混合溶液为溶剂，以羧甲基纤维素钠为粘合剂和稳定剂，制备石墨烯/炭黑导电油墨。

(2)以石墨烯/聚吡咯复合材料所占导电填料比重的2wt%、9wt%、16wt%、23wt%、30wt%、37wt%进行对比和空白对照试验。

(3)研究所制备的导电油墨的电导率、粘度、粒径及表面形貌等性能表征，优化导电油墨的配方，制备性能优异的导电油墨。

4. 研究创新点

本课题的创新之处在于：1） 用石墨烯/聚吡咯复合材料与炭黑混合制得的导电油墨具有比石墨烯/炭黑油墨更优良的导电性；2）石墨烯/聚吡咯复合材料的制备工艺简单，为批量制备石墨烯/聚吡咯复合材料，进而制备导电油墨提供了一种有效途径。