本发明涉及石墨烯改性方法技术领域，具体涉及一种石墨烯表面带电改性方法。
背景技术：
已知碳会形成许多不同的同素异形体(allotrope)。同素异形体诸如金刚石(其中一个面心立方晶格会装饰每个原始晶胞(primitiveunitcell)两个sp3杂化的四面体排列的碳原子的基序)或石墨(其中sp2杂化的碳原子以六角形排列而形成平面薄板，相邻的薄板通过弱的范德华相互作用保持至一起)已经为人所知很久了。仅仅直到最近才发现其他碳-基结构，如石墨烯、巴克敏斯特富勒烯(buckminsterfullerenes)、碳纳米管、碳纳米带、类金刚石碳和无定形碳。
石墨烯因其非比寻常的电子、热和机械性能而引起了人们的特别关注。一种特定的石墨烯材料被称为2d石墨烯。这是一种排列于六边形晶格上的单一的二维sp键合碳原子薄板，本质上是一个单独的石墨单层。2d石墨烯是一种零间隙半导体，在室温下具有约10-6ωcm的电阻率和大于15000cm2/vs的电子迁移率。2d石墨烯逐渐在电子器件中，而尤其是纳米尺度的电子领域中找到应用。然而，在放大2d石墨烯制造方法方面存在重大挑战，这种方法通常需要剥落石墨并将剥落的石墨烯薄板转移到基底上，或需要涉及物理或化学气相沉积与沉积后退火处理相结合的复杂沉积方法。
中国发明专利(一种改性石墨及其制备方法，cn1581544)发明了一种石墨颗粒，它具有优异的大电流性能和较长的循环寿命，这种颗粒的特点是将石墨芯材料颗粒浸渍在聚合物表面修饰剂溶液中搅拌处理，分离，过筛，然后进行固化和炭化，但此方法溶剂的分离采用的是过滤或离心，不能保证聚合物完全包覆到石墨表面，难以保证每次的包覆量都相同。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯表面带电改性方法，其具有保证聚合物完全包覆到石墨表面且让每次的包覆量都相同优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种石墨烯表面带电改性方法，包括如下步骤：
步骤1：石墨烯溶液溶于水中，得到石墨烯溶液，再加入分散剂和高分子聚合物，混合搅拌，得到石墨烯分散液，分散剂用量为石墨烯溶液质量的0.05％～0.2％；
步骤2：将丙烯酰胺单体和交联剂加入到石墨烯分散液中，混合搅拌，并进行预加热，得到预加热溶液，丙烯酰胺单体用量为石墨烯分散液质量的5％～7％；交联剂与丙烯酰胺单体的摩尔比为1：(18～22)；
步骤3：将步骤②所得的混合物继续升温加入引发剂、促凝剂、硅烷偶联剂，引发剂为过硫酸盐引发剂，促凝剂为四甲基乙二胺，引发剂用量为丙烯酰胺单体和交联剂总质量的1％～2％；促凝剂用量为预加热溶液体积的0.05％，其中石墨烯分散液质量与硼酸的质量比为100:2，蒸除有机溶剂后再升温使该高分子聚合物完全固化，升温过程中充分搅拌造粒，获得表面包覆高分子聚合物的石墨复合材料，冷却至室温；
步骤4：将步骤③冷却后的表面包覆高分子聚合物的石墨复合材料进行常规炭化处理。
优选的，所述高分子聚合物选取环氧树脂。
优选的，所述步骤3中还添加有氧化锌和氧化钙，其中石墨烯分散液质量与氧化锌和氧化钙的质量比为100:1:1。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明在升温固化过程中结合了浸渍和蒸除溶剂处理，简化了工艺；所制得的改性石墨烯溶液不会结块，不需要破碎处理，减少了设备投资，有利于大规模生产；而且本发明的改性石墨、特别是改性天然石墨作为炭负极材料具有较长的循环寿命和较佳的大电流放电性能，另外加入了氧化锌和氧化钙增强整体的物理性能。
具体实施方式
对本发明做进一步说明。
实施例1：一种石墨烯表面带电改性方法，包括如下步骤：
步骤1：石墨烯溶液溶于水中，得到石墨烯溶液，再加入分散剂和高分子聚合物，混合搅拌，得到石墨烯分散液，分散剂用量为石墨烯溶液质量的0.05％；
步骤2：将丙烯酰胺单体和交联剂加入到石墨烯分散液中，混合搅拌，并进行预加热，得到预加热溶液，丙烯酰胺单体用量为石墨烯分散液质量的5％％；交联剂与丙烯酰胺单体的摩尔比为1：18；
步骤3：将步骤②所得的混合物继续升温加入引发剂、促凝剂、硅烷偶联剂，引发剂为过硫酸盐引发剂，促凝剂为四甲基乙二胺，引发剂用量为丙烯酰胺单体和交联剂总质量的1％；促凝剂用量为预加热溶液体积的0.05％，其中石墨烯分散液质量与硼酸的质量比为100:2，蒸除有机溶剂后再升温使该高分子聚合物完全固化，升温过程中充分搅拌造粒，获得表面包覆高分子聚合物的石墨复合材料，冷却至室温；
步骤4：将步骤③冷却后的表面包覆高分子聚合物的石墨复合材料进行常规炭化处理。
所述高分子聚合物选取环氧树脂。
所述步骤3中还添加有氧化锌和氧化钙，其中石墨烯分散液质量与氧化锌和氧化钙的质量比为100:1:1。
将制得的改性石墨作负极，钴酸锂作正极，1m-lipf6ec∶dmc∶emc＝1∶1∶1溶液作电解液装配成全电池，以3c放电的容量是0.5c放电容量的85％，以2c放电的容量是0.5c放电容量的95％，且以1c充放300周容量保持率在91％。
实施例2：一种石墨烯表面带电改性方法，包括如下步骤：
步骤1：石墨烯溶液溶于水中，得到石墨烯溶液，再加入分散剂和高分子聚合物，混合搅拌，得到石墨烯分散液，分散剂用量为石墨烯溶液质量的0.1％；
步骤2：将丙烯酰胺单体和交联剂加入到石墨烯分散液中，混合搅拌，并进行预加热，得到预加热溶液，丙烯酰胺单体用量为石墨烯分散液质量的6％；交联剂与丙烯酰胺单体的摩尔比为1：20；
步骤3：将步骤②所得的混合物继续升温加入引发剂、促凝剂、硅烷偶联剂，引发剂为过硫酸盐引发剂，促凝剂为四甲基乙二胺，引发剂用量为丙烯酰胺单体和交联剂总质量的1.5％；促凝剂用量为预加热溶液体积的0.05％，其中石墨烯分散液质量与硼酸的质量比为100:2，蒸除有机溶剂后再升温使该高分子聚合物完全固化，升温过程中充分搅拌造粒，获得表面包覆高分子聚合物的石墨复合材料，冷却至室温；
步骤4：将步骤③冷却后的表面包覆高分子聚合物的石墨复合材料进行常规炭化处理。
所述高分子聚合物选取环氧树脂。
所述步骤3中还添加有氧化锌和氧化钙，其中石墨烯分散液质量与氧化锌和氧化钙的质量比为100:1:1。
将制得的改性石墨作负极，钴酸锂作正极，1m-lipf6ec∶dmc∶emc＝1∶1∶1溶液作电解液装配成全电池，以3c放电的容量是0.5c放电容量的85％，以2c放电的容量是0.5c放电容量的95％，且以1c充放300周容量保持率在91％。
实施例3：一种石墨烯表面带电改性方法，包括如下步骤：
步骤1：石墨烯溶液溶于水中，得到石墨烯溶液，再加入分散剂和高分子聚合物，混合搅拌，得到石墨烯分散液，分散剂用量为石墨烯溶液质量的0.2％；
步骤2：将丙烯酰胺单体和交联剂加入到石墨烯分散液中，混合搅拌，并进行预加热，得到预加热溶液，丙烯酰胺单体用量为石墨烯分散液质量的7％；交联剂与丙烯酰胺单体的摩尔比为1：22；
步骤3：将步骤②所得的混合物继续升温加入引发剂、促凝剂、硅烷偶联剂，引发剂为过硫酸盐引发剂，促凝剂为四甲基乙二胺，引发剂用量为丙烯酰胺单体和交联剂总质量的2％；促凝剂用量为预加热溶液体积的0.05％，其中石墨烯分散液质量与硼酸的质量比为100:2，蒸除有机溶剂后再升温使该高分子聚合物完全固化，升温过程中充分搅拌造粒，获得表面包覆高分子聚合物的石墨复合材料，冷却至室温；
步骤4：将步骤③冷却后的表面包覆高分子聚合物的石墨复合材料进行常规炭化处理。
所述高分子聚合物选取环氧树脂。
所述步骤3中还添加有氧化锌和氧化钙，其中石墨烯分散液质量与氧化锌和氧化钙的质量比为100:1:1。
将制得的改性石墨作负极，钴酸锂作正极，1m-lipf6ec∶dmc∶emc＝1∶1∶1溶液作电解液装配成全电池，以3c放电的容量是0.5c放电容量的85％，以2c放电的容量是0.5c放电容量的95％，且以1c充放300周容量保持率在91％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种石墨烯表面带电改性方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：石墨烯溶液溶于水中，得到石墨烯溶液，再加入分散剂和高分子聚合物，混合搅拌，得到石墨烯分散液，分散剂用量为石墨烯溶液质量的0.05％～0.2％；
步骤2：将丙烯酰胺单体和交联剂加入到石墨烯分散液中，混合搅拌，并进行预加热，得到预加热溶液，丙烯酰胺单体用量为石墨烯分散液质量的5％～7％；交联剂与丙烯酰胺单体的摩尔比为1：(18～22)；
步骤3：将步骤②所得的混合物继续升温加入引发剂、促凝剂、硅烷偶联剂，引发剂为过硫酸盐引发剂，促凝剂为四甲基乙二胺，引发剂用量为丙烯酰胺单体和交联剂总质量的1％～2％；促凝剂用量为预加热溶液体积的0.05％，其中石墨烯分散液质量与硼酸的质量比为100:2，蒸除有机溶剂后再升温使该高分子聚合物完全固化，升温过程中充分搅拌造粒，获得表面包覆高分子聚合物的石墨复合材料，冷却至室温；
步骤4：将步骤③冷却后的表面包覆高分子聚合物的石墨复合材料进行常规炭化处理。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯表面带电改性方法，其特征在于：所述高分子聚合物选取环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯表面带电改性方法，其特征在于：所述步骤3中还添加有氧化锌和氧化钙，其中石墨烯分散液质量与氧化锌和氧化钙的质量比为100:1:1。
技术总结