本發(fā)明屬于材料制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種石墨烯/碳點/磁性復合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：石墨烯是碳原子以sp2混成軌域呈蜂巢晶格排列構(gòu)成的單層二維晶體。由于石墨烯具有很強的韌性、導電性和導熱性，因此在很多領(lǐng)域都有很好的潛在應(yīng)用價值，未來可應(yīng)用于電子、光學、生物醫(yī)藥和日常生活等大量領(lǐng)域。碳點（C-dots）是一類尺寸在10nm以下的球形碳納米材料。與傳統(tǒng)的重金屬量子點相比具有尺寸可控、生物相容性好和無毒等優(yōu)點。碳量子點也被認為是未來納米電子器件的一種基本結(jié)構(gòu)單元、新型的發(fā)光材料，在生物傳感與生物醫(yī)學領(lǐng)域具有重大的潛在應(yīng)用價值。由于量子尺寸效應(yīng)和介電限域效應(yīng)的影響，小尺寸的碳納米粒子具有獨特的光電性質(zhì)，使其在發(fā)光顯示、激光、照明、太陽能電池以及生物醫(yī)學領(lǐng)域已顯示出誘人的應(yīng)用前景。隨著科學研究的伸入，單一的石墨烯、碳點和磁性材料已經(jīng)很難滿足各學科發(fā)展的需求，因此迫切需求一種多功能的復合材料。而現(xiàn)有技術(shù)中，對于石墨烯/碳點/磁性復合材料的研究報道較少。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯/碳點/磁性復合材料的制備方法，以滿足更好的應(yīng)用需求。本發(fā)明的技術(shù)方案來如下：一種石墨烯/碳點/磁性復合材料的制備方法，包括如下步驟：S1、將木糖醇、賴氨酸、絲氨酸和過氧化氫加入去離子水中，先進行超聲處理，然后在110-150℃溫度下進行微波加熱處理5-30min，冷卻至室溫；S2、將Fe鹽和Ni鹽加入步驟S1中，在50-200W超聲功率下超聲20-60min，然后加入混合酸混合均勻，于150-180℃溫度下回流1-3小時；S3、將步驟S2中的反應(yīng)液在室溫下透析72小時以上，得到溶液A，備用；S4、將氧化石墨烯置于去離子水中，超聲分散30min以上得到均勻氧化石墨烯水溶液，然后加入添加劑B和水合肼混合均勻，于160-180℃溫度下進行微波水熱反應(yīng)45-120min，冷卻至室溫，過濾洗滌干燥，得到反應(yīng)物C；S5、將反應(yīng)物C與步驟S3中的溶液A超聲分散均勻，于120-150℃溫度下進行微波水熱反應(yīng)30-90min，然后在室溫下攪拌3-8小時，再將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇交替洗滌五次，經(jīng)冷凍干燥，得到凍干粉；S6、最后將凍干粉在250-300℃溫度下保溫30-60min，冷卻至室溫即得；所述添加劑B為四氟四氰基喹啉二甲烷、四苯基卟啉鋅、全氟酞菁銅和全氯酞菁銅中的至少一種。上述技術(shù)方案中，在步驟S1中，所述超聲處理的條件為：300W，40kHz，2-4h。上述技術(shù)方案中，在步驟S1中，所述木糖醇、賴氨酸、絲氨酸、過氧化氫和去離子水的物質(zhì)的量比為10:0.2-0.7:0.1-0.4:0.5-1.3:15-22。上述技術(shù)方案中，在步驟S2中，所述Fe鹽為乙酰丙酮鐵和硝酸鐵中的至少一種，所述Ni鹽為乙酰丙酮鎳和硝酸鎳中的至少一種，所述Fe鹽和Ni鹽的物質(zhì)的量比為1:1-3:1；所述Fe鹽和所述混合酸的物質(zhì)的量比為7-12:1；所述混合酸為物質(zhì)的量比為2:1的20wt.%硝酸和35wt.%鹽酸的混合物；所述木糖醇與所述Fe鹽的物質(zhì)的量比為10:0.1-0.7。上述技術(shù)方案中，在步驟S4中，所述氧化石墨烯水溶液的濃度為0.5mg/ml-5mg/ml；所述木糖醇與氧化石墨烯的物質(zhì)的量比為10:1-4，所述氧化石墨烯、添加劑B和水合肼的物質(zhì)的量比為1:0.05-0.1:1.5-2.8。上述技術(shù)方案中，在步驟S4中，于175℃溫度下進行微波水熱反應(yīng)90min。上述技術(shù)方案中，在步驟S5中，于140℃溫度下進行微波水熱反應(yīng)55min，然后在室溫下攪拌8小時。上述技術(shù)方案中，在步驟S5中，在285℃溫度下保溫40min。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：本發(fā)明制備的的石墨烯/碳點/磁性復合材料具有優(yōu)異的磁性能、光催化降解性和光催化穩(wěn)定性，結(jié)合了石墨烯、碳點和磁性材料的自身性能，相互協(xié)同作用，功能多樣，可滿足更好的應(yīng)用需求，同時也為開辟該復合材料的新性能提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例1一種石墨烯/碳點/磁性復合材料的制備方法，包括如下步驟：S1、將木糖醇、賴氨酸、絲氨酸和過氧化氫加入去離子水中，先在300W，40kHz條件下進行超聲處理2h，然后在110℃溫度下進行微波加熱處理30min，冷卻至室溫；所述木糖醇、賴氨酸、絲氨酸、過氧化氫和去離子水的物質(zhì)的量比為10:0.2:0.1:0.5:15；S2、將Fe鹽和Ni鹽加入步驟S1中，在50W超聲功率下超聲60min，然后加入混合酸混合均勻，于150℃溫度下回流3小時；所述Fe鹽為乙酰丙酮鐵，所述Ni鹽為乙酰丙酮鎳，所述Fe鹽和Ni鹽的物質(zhì)的量比為1:1；所述Fe鹽和所述混合酸的物質(zhì)的量比為7:1；所述混合酸為物質(zhì)的量比為2:1的20wt.%硝酸和35wt.%鹽酸的混合物；所述木糖醇與所述Fe鹽的物質(zhì)的量比為10:0.1；S3、將步驟S2中的反應(yīng)液在室溫下透析72小時以上，得到溶液A，備用；S4、將氧化石墨烯置于去離子水中，超聲分散30min以上得到均勻的濃度為0.5mg/ml氧化石墨烯水溶液，然后加入添加劑B和水合肼混合均勻，于160℃溫度下進行微波水熱反應(yīng)45min，冷卻至室溫，過濾洗滌干燥，得到反應(yīng)物C；所述木糖醇與氧化石墨烯的物質(zhì)的量比為10:1，所述氧化石墨烯、添加劑B和水合肼的物質(zhì)的量比為1:0.05:1.5；所述添加劑B包括四氟四氰基喹啉二甲烷；S5、將反應(yīng)物C與步驟S3中的溶液A超聲分散均勻，于120℃溫度下進行微波水熱反應(yīng)30min，然后在室溫下攪拌3小時，再將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇交替洗滌五次，經(jīng)冷凍干燥，得到凍干粉；S6、最后將凍干粉在250℃溫度下保溫30min，冷卻至室溫即得。實施例2一種石墨烯/碳點/磁性復合材料的制備方法，包括如下步驟：S1、將木糖醇、賴氨酸、絲氨酸和過氧化氫加入去離子水中，先在300W，40kHz條件下進行超聲處理4h，然后在150℃溫度下進行微波加熱處理5min，冷卻至室溫；所述木糖醇、賴氨酸、絲氨酸、過氧化氫和去離子水的物質(zhì)的量比為10:0.7:0.4:1.3:22；S2、將Fe鹽和Ni鹽加入步驟S1中，在50W超聲功率下超聲20min，然后加入混合酸混合均勻，于180℃溫度下回流1小時；所述Fe鹽包括硝酸鐵，所述Ni鹽為硝酸鎳，所述Fe鹽和Ni鹽的物質(zhì)的量比為3:1；所述Fe鹽和所述混合酸的物質(zhì)的量比為12:1；所述混合酸為物質(zhì)的量比為2:1的20wt.%硝酸和35wt.%鹽酸的混合物；所述木糖醇與所述Fe鹽的物質(zhì)的量比為10:0.7；S3、將步驟S2中的反應(yīng)液在室溫下透析72小時以上，得到溶液A，備用；S4、將氧化石墨烯置于去離子水中，超聲分散30min以上得到均勻的濃度為5mg/ml氧化石墨烯水溶液，然后加入添加劑B和水合肼混合均勻，于180℃溫度下進行微波水熱反應(yīng)120min，冷卻至室溫，過濾洗滌干燥，得到反應(yīng)物C；所述木糖醇與氧化石墨烯的物質(zhì)的量比為10:4，所述氧化石墨烯、添加劑B和水合肼的物質(zhì)的量比為1:0.1:2.8；所述添加劑B為物質(zhì)的量比為1:2的四苯基卟啉鋅和全氟酞菁銅的混合物；S5、將反應(yīng)物C與步驟S3中的溶液A超聲分散均勻，于150℃溫度下進行微波水熱反應(yīng)90min，然后在室溫下攪拌8小時，再將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇交替洗滌五次，經(jīng)冷凍干燥，得到凍干粉；S6、最后將凍干粉在300℃溫度下保溫60min，冷卻至室溫即得。實施例3一種石墨烯/碳點/磁性復合材料的制備方法，包括如下步驟：S1、將木糖醇、賴氨酸、絲氨酸和過氧化氫加入去離子水中，先在300W，40kHz條件下進行超聲處理3h，然后在130℃溫度下進行微波加熱處理18min，冷卻至室溫；所述木糖醇、賴氨酸、絲氨酸、過氧化氫和去離子水的物質(zhì)的量比為10:0.4:0.3:0.9:18；S2、將Fe鹽和Ni鹽加入步驟S1中，在120W超聲功率下超聲40min，然后加入混合酸混合均勻，于165℃溫度下回流2小時；所述Fe鹽為物質(zhì)的量比為1:3的乙酰丙酮鐵和硝酸鐵的混合物，所述Ni鹽為物質(zhì)的量比為2:1乙酰丙酮鎳和硝酸鎳的混合物，所述Fe鹽和Ni鹽的物質(zhì)的量比為2:1；所述Fe鹽和所述混合酸的物質(zhì)的量比為10:1；所述混合酸為物質(zhì)的量比為2:1的20wt.%硝酸和35wt.%鹽酸的混合物；所述木糖醇與所述Fe鹽的物質(zhì)的量比為10:0.4；S3、將步驟S2中的反應(yīng)液在室溫下透析72小時以上，得到溶液A，備用；S4、將氧化石墨烯置于去離子水中，超聲分散30min以上得到均勻的濃度為2.5mg/ml氧化石墨烯水溶液，然后加入添加劑B和水合肼混合均勻，于160-180℃溫度下進行微波水熱反應(yīng)80min，冷卻至室溫，過濾洗滌干燥，得到反應(yīng)物C；所述木糖醇與氧化石墨烯的物質(zhì)的量比為10:3，所述氧化石墨烯、添加劑B和水合肼的物質(zhì)的量比為1:0.08:2.1；所述添加劑B為四苯基卟啉鋅；S5、將反應(yīng)物C與步驟S3中的溶液A超聲分散均勻，于135℃溫度下進行微波水熱反應(yīng)45min，然后在室溫下攪拌5小時，再將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇交替洗滌五次，經(jīng)冷凍干燥，得到凍干粉；S6、最后將凍干粉在275℃溫度下保溫45min，冷卻至室溫即得。實施例4一種石墨烯/碳點/磁性復合材料的制備方法，包括如下步驟：S1、將木糖醇、賴氨酸、絲氨酸和過氧化氫加入去離子水中，先在300W，40kHz條件下進行超聲處理3h，然后在140℃溫度下進行微波加熱處理15min，冷卻至室溫；所述木糖醇、賴氨酸、絲氨酸、過氧化氫和去離子水的物質(zhì)的量比為10:0.5:0.2:1.1:19；S2、將Fe鹽和Ni鹽加入步驟S1中，在180W超聲功率下超聲40min，然后加入混合酸混合均勻，于170℃溫度下回流3小時；所述Fe鹽包括乙酰丙酮鐵，所述Ni鹽為乙酰丙酮鎳，所述Fe鹽和Ni鹽的物質(zhì)的量比為3:2；所述Fe鹽和所述混合酸的物質(zhì)的量比為9:1；所述混合酸為物質(zhì)的量比為2:1的20wt.%硝酸和35wt.%鹽酸的混合物；所述木糖醇與所述Fe鹽的物質(zhì)的量比為10:0.1-0.7；S3、將步驟S2中的反應(yīng)液在室溫下透析72小時以上，得到溶液A，備用；S4、將氧化石墨烯置于去離子水中，超聲分散30min以上得到均勻的濃度為2mg/ml氧化石墨烯水溶液，然后加入添加劑B和水合肼混合均勻，于175℃溫度下進行微波水熱反應(yīng)90min，冷卻至室溫，過濾洗滌干燥，得到反應(yīng)物C；所述木糖醇與氧化石墨烯的物質(zhì)的量比為10:3，所述氧化石墨烯、添加劑B和水合肼的物質(zhì)的量比為1:0.07:2.2；所述添加劑B為物質(zhì)的量比為2:1的四氟四氰基喹啉二甲烷和四苯基卟啉鋅的混合物；S5、將反應(yīng)物C與步驟S3中的溶液A超聲分散均勻，于140℃溫度下進行微波水熱反應(yīng)55min，然后在室溫下攪拌5小時，再將反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇交替洗滌五次，經(jīng)冷凍干燥，得到凍干粉；S6、最后將凍干粉在285℃溫度下保溫40min，冷卻至室溫即得。對比例1本對比參照實施例2的條件制備復合材料，其區(qū)別之處在于：不包含步驟S4及其相關(guān)步驟，其具體步驟為：S1、將木糖醇、賴氨酸、絲氨酸和過氧化氫加入去離子水中，先在300W，40kHz條件下進行超聲處理4h，然后在150℃溫度下進行微波加熱處理5min，冷卻至室溫；所述木糖醇、賴氨酸、絲氨酸、過氧化氫和去離子水的物質(zhì)的量比為10:0.7:0.4:1.3:22；S2、將Fe鹽和Ni鹽加入步驟S1中，在50W超聲功率下超聲20min，然后加入混合酸混合均勻，于180℃溫度下回流1小時；所述Fe鹽包括硝酸鐵，所述Ni鹽為硝酸鎳，所述Fe鹽和Ni鹽的物質(zhì)的量比為3:1；所述Fe鹽和所述混合酸的物質(zhì)的量比為12:1；所述混合酸為物質(zhì)的量比為2:1的20wt.%硝酸和35wt.%鹽酸的混合物；所述木糖醇與所述Fe鹽的物質(zhì)的量比為10:0.7；S3、將步驟S2中的反應(yīng)液在室溫下透析72小時以上，得到溶液A，備用；S4、將溶液A經(jīng)冷凍干燥，得到凍干粉；S5、最后將凍干粉在300℃溫度下保溫60min，冷卻至室溫即得。對比例2本對比例參照實施例2的相關(guān)條件制備單一碳點材料，其具體步驟為：一種石墨烯/碳點/磁性復合材料的制備方法，包括如下步驟：S1、將木糖醇、賴氨酸、絲氨酸和過氧化氫加入去離子水中，先在300W，40kHz條件下進行超聲處理4h，然后在150℃溫度下進行微波加熱處理5min，冷卻至室溫；所述木糖醇、賴氨酸、絲氨酸、過氧化氫和去離子水的物質(zhì)的量比為10:0.7:0.4:1.3:22；S2、將反應(yīng)液在室溫下透析72小時以上，然后經(jīng)冷凍干燥，得到凍干粉；S3、最后將凍干粉在300℃溫度下保溫60min，冷卻至室溫即得。下面對上述實施例2和兩個對比例所制備的材料參照行業(yè)普遍采用的測試方法進行相關(guān)性能測試，測試結(jié)果如下表所示：飽和磁場強度/emu/g光催化降解率（50mg/L甲基藍，可見光，15min）光催化穩(wěn)定性實施例248.3100%優(yōu)對比例142.692%較優(yōu)對比例2-85%良由上表可看出，相比于對比例1和2，本發(fā)明制備的的石墨烯/碳點/磁性復合材料具有更加的磁性能、光催化降解性和光催化穩(wěn)定性。該復合材料結(jié)合了石墨烯、碳點和磁性材料的自身性能，相互協(xié)同作用，功能多樣，可滿足更好的應(yīng)用需求。當前第1頁1 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