一種通過γ輻照制備石墨烯基納米貴金屬復合材料的新方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過γ福照制備石墨稀基納米貴金屬復合材料的新方法。所屬技術領域為輻照化學和石墨烯復合材料領域。
【背景技術】
[0002]石墨烯是一種新型的碳納米材料，具有奇特的導電、光學、熱力學性質。基于這些特殊的性質，石墨烯被認為是一種具有巨大潛力的新型材料，能夠廣泛應用于尖端科技領域。此外，石墨烯的比表面積大，能夠大量負載金屬協(xié)同增強石墨烯的性能。而納米尺度的貴金屬因其突出的催化性能、電學性能、磁性能和光學性能，已經(jīng)成為納米科技領域中最富有活力的分支學科之一。采用貴金屬納米顆粒來修飾石墨稀，不僅可以發(fā)揮出貴金屬納米顆粒的優(yōu)異性能，還能克服活性貴金屬納米顆粒易團聚和易氧化的不足。因此，該復合材料引起諸多研究者的關注。
[0003]但現(xiàn)階段制備石墨稀基貴金屬納米顆粒復合材料均以石墨稀或氧化石墨稀作為原材料，用還原劑將負載在石墨稀材料上的貴金屬離子還原成貴金屬納米顆粒，再除去石墨稀材料上殘余的含氧官能團，最后才能得到石墨稀基的納米貴金屬復合材料。由此可見，現(xiàn)階段的制備方法存在以下不足:一是以石墨烯或氧化石墨烯作為原材料，使得制備成本居高不下；二是還原貴金屬納米顆粒需要加入高?；瘜W試劑(最常用的還原劑為劇毒的水合肼)，不利于環(huán)保；三是制備工藝繁瑣且還原效率低，不利于材料大批量的制備。正是這些問題的存在，使得石墨烯基貴金屬納米顆粒復合材料的工業(yè)化進程受到了制約。
[0004]鑒于此，本發(fā)明首次以氧化石墨作為原料，通過γ輻照來誘導貴金屬離子還原，氧化石墨會隨著片層間貴金屬納米顆粒的形成和生長逐漸剝離，并且氧化石墨也會在輻照作用下還原，最終獲得石墨烯基納米貴金屬復合材料。這種方法具有工藝簡單，成本低廉，對環(huán)境友好，反應高效易控等優(yōu)點，讓石墨烯基貴金屬納米復合材料的工業(yè)化生產(chǎn)成為可會泛。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供的是一種工藝簡單，環(huán)境友好，成本低廉，能夠推進石墨烯基納米貴金屬復合材料工業(yè)化生產(chǎn)的新方法。其特征包括以下步驟:
[0006](1)稱取一定質量的貴金屬絡合物溶于去離子水中，配制成合適濃度的貴金屬絡合物溶液；
[0007](2)把適宜濃度的氧化石墨加入到貴金屬絡合物溶液中，調節(jié)混合溶液的pH值，在磁力攪拌器中攪拌，使氧化石墨吸附貴金屬絡合物，吸附足夠長的時間后，得到吸附飽和的氧化石墨溶液；
[0008](3)向吸附飽和的氧化石墨溶液中加入少量的自由基清除劑，分散均勻后即為預輻照樣品；
[0009](4)向預輻照樣品中通入惰性氣體曝氣，一段時間后，在常溫下對樣品進行γ輻照處理；
[0010](5)輻照反應完后，將樣品洗滌分離并冷凍干燥，得到石墨烯基納米貴金屬復合材料。
[0011 ] 上述步驟⑴中所述的貴金屬為Ag、Au、Pt等貴金屬，對應的絡合物為Ag(imH)2N03、[Au (bipy) C12]N03、Pt (NH3) 2C12等，溶液濃度為 0.1 ?10g/L。
[0012]上述步驟⑵中所述的氧化石墨溶液濃度為0.1?10g/L，pH值為9?12，吸附時間為12?24ho
[0013]上述步驟(3)中所述的自由基清除劑為乙醇、異丙醇、叔丁醇等醇類中的一種或幾種的混合液。自由基清除劑使用的量為總體積的I?10%。
[0014]上述步驟⑷中所述的γ輻照的劑量為10?lOOKGy，劑量率為10?10Gy/min。
【具體實施方式】
[0015]下面結合具體實施例對本發(fā)明提供的一種通過γ福照制備石墨稀基納米貴金屬復合材料的方法進行詳細說明。
[0016]實施例1:
[0017]將lg/L的Ag (imH) #03溶液與lg/L的氧化石墨溶液等體積混合，用濃度為0.lmol/L的NaOH溶液調節(jié)混合溶液的pH值為9，再把混合溶液置于磁力攪拌器中攪拌12小時，使氧化石墨充分吸附Ag(imH)2+;向混合溶液中加入自由基清除劑，攪拌均勻后轉入密閉容器中，經(jīng)氮氣曝氣1min后迅速將容器密閉；將盛滿溶液的密閉容器在常溫下進行γ輻照處理，輻照劑量為20KGy，劑量率為20Gy/min ;輻照反應完成后，將樣品洗滌分離并進行冷凍干燥，得到負載納米Ag的石墨稀復合材料。
[0018]實施例2:
[0019]將5g/L的[Au (bipy) C12]N03溶液與5g/L的氧化石墨溶液等體積混合，用濃度為0.lmol/L的NaOH溶液調節(jié)混合溶液的pH值為10，再把混合溶液置于磁力攪拌器中攪拌12小時，使氧化石墨充分吸附[Au(bipy)Cl2]+;向混合溶液中加入自由基清除劑，攪拌均勻后轉入密閉容器中，經(jīng)氬氣曝氣20min后迅速將容器密閉；將盛滿溶液的密閉容器進行γ輻照處理，輻照劑量為60KGy，劑量率為600Gy/min ;輻照反應完成后，將樣品洗滌分離并進行冷凍干燥，得到負載納米Au的石墨稀復合材料。
[0020]實施例3:
[0021]將10g/L的Pt (NH3)2Cl2溶液與10g/L的氧化石墨溶液等體積混合，用濃度為0.lmol/L的NaOH溶液調節(jié)混合溶液的pH值為11，再把混合溶液置于磁力攪拌器中攪拌24小時，使氧化石墨充分吸附Pt (NH3)22+;向混合溶液中加入自由基清除劑，攪拌均勻后轉入密閉容器中，經(jīng)氬氣曝氣30min后迅速將容器密閉；將盛滿溶液的密閉容器進行γ輻照處理，輻照劑量為lOOKGy，劑量率為100Gy/min ;輻照反應完成后，將樣品洗滌分離并進行冷凍干燥，得到負載納米Pt的石墨稀復合材料。
【主權項】
1.一種通過γ福照制備石墨稀基納米貴金屬復合材料的方法。其特征在于，通過γ輻照誘導貴金屬離子還原，利用氧化石墨片層間貴金屬納米顆粒的形成和生長來剝離氧化石墨。所述方法包括以下步驟: (1)稱取一定質量的貴金屬絡合物溶于去離子水中，配制成合適濃度的貴金屬絡合物溶液； (2)把適宜濃度的氧化石墨加入到貴金屬絡合物溶液中，調節(jié)混合溶液的pH值，在磁力攪拌器中攪拌，使氧化石墨吸附貴金屬絡合物，吸附足夠長的時間后，得到吸附飽和的氧化石墨溶液； (3)向吸附飽和的氧化石墨溶液中加入少量的自由基清除劑，分散均勻后即為預輻照樣品； (4)向預輻照樣品中通入惰性氣體曝氣，一段時間后，在常溫下對樣品進行γ輻照處理； (5)輻照反應完后，將樣品洗滌分離并冷凍干燥，得到石墨烯基納米貴金屬復合材料。2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述的貴金屬為Ag、Au、Pt等，對應的絡合物為Ag(imH)2N03、[六110^7)(:12]勵3、？七(順3)2(:12等，溶液濃度為0.1?10g/L。3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:氧化石墨溶液濃度為0.1?10g/L，pH值為9?12，吸附時間為12?24h。4.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:使用的自由基清除劑為乙醇、異丙醇、叔丁醇等醇類中的一種或幾種的混合液。自由基清除劑使用的量為總體積的1?10%。5.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:γ輻照的劑量為10?lOOKGy，劑量率為 10 ?100Gy/min。
【專利摘要】本發(fā)明公開的是一種通過γ輻照制備石墨烯基納米貴金屬復合材料的新方法。其內容包括氧化石墨吸附貴金屬離子，通過γ輻照來誘導貴金屬離子還原，氧化石墨會隨著片層間貴金屬納米顆粒的形成和生長逐漸剝離，并且氧化石墨也會在輻照作用下還原，最終獲得石墨烯基納米貴金屬復合材料。本發(fā)明的優(yōu)勢在于：(1)以氧化石墨為原料，利用貴金屬納米顆粒的形成與生長來剝離氧化石墨，最終得到石墨烯，降低了制備成本；(2)能夠實現(xiàn)貴金屬與氧化石墨的一步還原，簡化了工藝流程；(3)整個制備過程條件溫和易調控，安全性高；(4)γ輻照能效高，穿透力強，有利于材料的大批量制備，能夠推進石墨烯基納米貴金屬復合材料的工業(yè)化進程。
【IPC分類】C23C18/14
【公開號】CN105274502
【申請?zhí)枴緾N201510644597
【發(fā)明人】徐志偉, 岳云豪, 吳騰飛, 王維, 陳磊
【申請人】天津工業(yè)大學
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月25日