一種石墨烯基復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石墨烯基復(fù)合材料的制備方法，將殼聚糖溶解于3%的乙酸溶液，浴比1:50，超聲1-12h，隨后加入2-10g/L的高碘酸鈉，在40-80℃下避光反應(yīng)10-60min，用去離子水反復(fù)清洗，離心，烘干備用；按照10:1:1-1:1:1的體積比，將0.1-100g/L高碘酸鈉改性后的殼聚糖溶液，與0.1-100g/L的銀氨溶液、0.01-0.5g/L的氧化石墨烯溶液混合，在40℃-100℃的溫度條件下超聲1-12h，然后移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中160-220℃保溫1-48h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯基復(fù)合材料。本發(fā)明利用氧化石墨烯、銀氨為原料，采用高碘酸鈉改性后的殼聚糖溶液作為還原劑，在不添加任何穩(wěn)定劑/分散劑的條件下，一步法制得石墨烯基復(fù)合材料，具備工藝簡(jiǎn)單、原料來(lái)源廣泛、反應(yīng)溫和、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種石墨烯基復(fù)合材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種石墨烯基復(fù)合材料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈.海姆和康斯坦丁.諾沃肖洛夫，利用撕透明膠帶的方法，成功地從石墨中分離出單層原子排列的石墨烯，兩人也因此獲得2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)(Science, 2004, 306( 5696):666-669)0石墨烯由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型蜂巢晶格，其結(jié)構(gòu)單元為碳六元環(huán)，它是一種只有單層碳原子厚度的二維材料。石墨烯是構(gòu)成碳基材料的基本機(jī)構(gòu)單元。它可以包裹形成零維Ful Ierenes,卷成一維carbon nanotube,層層堆積成三維graphite。從石墨烯發(fā)現(xiàn)的那一天起,石墨烯就已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)，在超級(jí)電容器、透明電極、海水淡化、發(fā)光二極管、傳感器、儲(chǔ)氫、太陽(yáng)能電池、催化劑載體、復(fù)合材料、生物支架材料、生物成像、藥物輸送、紡織、印染等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
[0003]納米銀具有優(yōu)良的傳熱性、導(dǎo)電性、表面活性和催化性能，在光學(xué)、催化、微電子、生物傳感、抗菌等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。
[0004]石墨烯是單原子厚度的二維石墨碳材料，具有高比表面積、突出的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能、非凡的電子傳遞性能等一系列優(yōu)異性質(zhì)，是納米銀的理想載體，而存在于石墨烯層間的納米銀粒子可以起到分離鄰近石墨烯片層，防止石墨烯發(fā)生團(tuán)聚的作用。近年來(lái)有不少文獻(xiàn)或?qū)＠麍?bào)道了納米銀-石墨烯復(fù)合材料的制備和應(yīng)用，但是它們多采用有毒的肼和硼氫化鈉作為還原劑。例如Jianfeng Shen等利用硼氫化鈉和乙二醇的混合還原劑制備了石墨烯-銀納米粒子復(fù)合材料(Nano Res.,2010, 3(5): 339-349)。
[0005]近年來(lái)，采用綠色、環(huán)保、高效和廉價(jià)的方法制備納米銀、石墨烯及納米銀-石墨烯復(fù)合材料逐漸成為研究的熱點(diǎn)。何光裕等以聚乙二醇為還原劑通過(guò)水熱反應(yīng)，還原氧化石墨烯同時(shí)在石墨烯表面原位生長(zhǎng)銀納米粒子，制備納米銀@石墨烯復(fù)合材料，同時(shí)研究了復(fù)合材料的抑菌性能，結(jié)果表明納米銀O石墨烯復(fù)合材料是一種效果顯著的新型抑菌材料(精細(xì)化工，2012，09:840-843)。中國(guó)發(fā)明專利CN201210054952.2采用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作為還原劑，純度高達(dá)99%的石墨烯粉末作為載體，在溫和的反應(yīng)條件下，銀在石墨烯層上形核、長(zhǎng)大，得到石墨烯/銀納米粒子復(fù)合材料。
[0006]甲殼質(zhì)是一種天然有機(jī)高分子多糖，廣泛分布于自然界甲殼綱動(dòng)物(蝦、蟹、昆蟲(chóng))的甲殼、真菌和植物的細(xì)胞壁中。蘊(yùn)藏量在地球上的天然有機(jī)高分子物質(zhì)中占第二位，僅次于纖維素。殼聚糖是甲殼素脫乙?；蟮漠a(chǎn)物，是一種線性大分子。
[0007]選擇性氧化是指在氧化纖維素某個(gè)特定位置羥基的同時(shí)抑制其它位置羥基的氧化，并可有效地抑制氧化反應(yīng)過(guò)程中纖維素的降解。高碘酸鈉選擇性氧化纖維素后，可將C2, C3位置上的羥基氧化成醛基，為纖維素的功能性改性提供了反應(yīng)活性點(diǎn)，可利用活性醛基對(duì)纖維素進(jìn)行功能性改性，可生成眾多功能性纖維素衍生物，大大拓展了纖維素的應(yīng)用范圍。目前還未見(jiàn)以高碘酸鈉選擇性氧化殼聚糖為還原劑一步法制備石墨烯基復(fù)合材料的報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種石墨烯基復(fù)合材料的制備方法。
[0009]本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
將殼聚糖溶解于3%的乙酸溶液，浴比1:50，超聲l-12h，隨后加入2-10g/L的高碘酸鈉，在40-80°C下避光反應(yīng)10-60min，用去離子水反復(fù)清洗，離心，烘干備用；按照10:1:1-1:1:1的體積比，將0.l-100g/L高碘酸鈉改性后的殼聚糖溶液，與0.l-100g/L的銀氨溶液、0.01-0.5g/L的氧化石墨烯溶液混合，在40°C -100°C的溫度條件下超聲l_12h，然后移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中160-220°C保溫l_48h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯基復(fù)合材料。
[0010]作為優(yōu)選方案，銀氨溶液為硝酸鹽或硫酸銀與氨水形成的絡(luò)合物。
[0011]作為優(yōu)選方案，氧化石墨烯由氧化石墨經(jīng)超聲剝層制得，為單層氧化石墨烯、多層氧化石墨烯或二者的混合物。
[0012]本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明利用氧化石墨烯、銀氨為原料，采用高碘酸鈉改性后的殼聚糖作為還原劑，在不添加任何穩(wěn)定劑/分散劑的條件下，一步法制得石墨烯基復(fù)合材料，具備工藝簡(jiǎn)單、原料來(lái)源廣泛、反應(yīng)溫和、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0014]實(shí)施例1:
將2g殼聚糖溶解于10ml的3%乙酸溶液，超聲lh，隨后加入2g/L的高碘酸鈉，在80°C下避光反應(yīng)60min，用去離子水反復(fù)清洗，離心，烘干備用；
將Ig改性殼聚糖溶解于10ml去離子水中，得到濃度10g/L的改性殼聚糖的水溶液，與1ml的10g/L的銀氨溶液混合、1ml的0.lg/L的氧化石墨烯溶液混合，40°C的溫度條件下超聲8h，然后移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中160°C保溫24h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯基復(fù)合材料。
[0015]實(shí)施例2:
將2g殼聚糖溶解于10ml的3%乙酸溶液，超聲5h，隨后加入5g/L的高碘酸鈉，在60°C下避光反應(yīng)30min，用去離子水反復(fù)清洗，離心，烘干備用；
將Ig改性殼聚糖溶解于50ml去離子水中，得到濃度20g/L的改性殼聚糖的水溶液，與1ml的20g/L的銀氨溶液混合、1ml的0.5g/L的氧化石墨烯溶液混合，60°C的溫度條件下超聲5h，然后移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中200°C保溫15h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯基復(fù)合材料。
[0016]實(shí)施例3:
將2g殼聚糖溶解于10ml的3%乙酸溶液，超聲10h，隨后加入10g/L的高碘酸鈉，在40°C下避光反應(yīng)lOmin，用去離子水反復(fù)清洗，離心，烘干備用；
將Ig改性殼聚糖溶解于20ml去離子水中，得到濃度50g/L的改性殼聚糖的水溶液，與1ml的50g/L的銀氨溶液、1ml的0.05g/L的氧化石墨烯溶液混合，在100°C的溫度條件下超聲2h，然后移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中220°C保溫2h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯基復(fù)合材料。
[0017]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【權(quán)利要求】
1.一種石墨烯基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于: (1)將殼聚糖溶解于3%的乙酸溶液，浴比1:50，超聲l-12h，隨后加入2-10g/L的高碘酸鈉，在40-80°C下避光反應(yīng)10-60min，用去離子水反復(fù)清洗，離心，烘干備用； (2)按照10:1:1-1:1:1的體積比，將0.l-100g/L高碘酸鈉改性后的殼聚糖溶液，與一定濃度的銀氨溶液、一定濃度的氧化石墨烯溶液混合，在40°C _100°C的溫度條件下超聲l-12h，然后移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中160-220°C保溫l_48h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯基復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的體積比為 10:1:1-1:1:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的銀氨溶液為硝酸鹽或硫酸銀與氨水形成的絡(luò)合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種石墨烯基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的銀氨溶液的濃度為0.l-100g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯由氧化石墨經(jīng)超聲剝層制得，為單層氧化石墨烯、多層氧化石墨烯或二者的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種石墨烯基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯的濃度為0.01-0.5g/L。
【文檔編號(hào)】C01B31/04GK104340978SQ201410565510
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】趙兵 申請(qǐng)人:蘇州正業(yè)昌智能科技有限公司