一種石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法，結(jié)合了導電聚合物聚苯胺、鐵氧體以及石墨烯材料。在制備時，先采用自蔓延燃燒法制備出鎳鋅鐵氧體磁性基體，再以石墨烯為摻雜劑，采用原位聚合法制備出石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒，最后再高溫碳化和還原處理，得到碳包覆石墨烯/鎳鋅鐵氧體納米介孔材料。本發(fā)明制備的石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料既可用于電磁吸波材料，又可以用作環(huán)境吸附材料，用于吸附環(huán)境中如重金屬、POPs等污染物，在軍事隱身材料、電磁屏蔽材料及環(huán)境吸附材料領(lǐng)域有重要的應用價值。
【專利說明】一種石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法，屬于電磁屏蔽材料、吸波隱身材料及環(huán)境吸附材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著雷達探測技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界各國的軍事防御體系及飛行器被敵方探測、跟蹤和攻擊的概率也隨之提升。為軍事目標在戰(zhàn)場上的生存、防御以及攻擊能力，吸波隱身材料也成為了軍事技術(shù)的研究熱點。而隨著當代電子信息技術(shù)的發(fā)展和電子產(chǎn)品的不斷普及，電磁波輻射在滿足人們生活需求的同時，也造成了電磁污染、電磁干擾等棘手問題，妨礙了電子信息工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。電磁屏蔽材料的研發(fā)，是解決電磁輻射污染的有效方案之一。傳統(tǒng)的吸波材料有鐵氧體、石墨、導電高分子聚合物及陶瓷類和復合材料等材料，其主要缺點有密度大，吸波頻帶窄等缺點，難以滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場條件下先進武器裝備隱身和電子設備正常運轉(zhuǎn)的要求和不能良好的滿足吸波材料“薄、輕、寬、強”等要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法，結(jié)合了傳統(tǒng)的導電聚合物聚苯胺、鐵氧體以及石墨烯材料。在制備時，先采用自蔓延燃燒法制備出鎳鋅鐵氧體磁性基體，再以石墨烯為摻雜劑，采用原位聚合法制備出石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒，最后再高溫還原碳化上述磁性納米顆粒，得到碳包覆石墨烯/鎳鋅鐵氧體納米介孔材料。
[0004]一種石墨烯摻雜聚苯`胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法，具體步驟如下:
(I)自蔓延燃燒法制備Nitl.6Zn0.4Fe204磁性納米顆粒
稱取 0.03mol Ni (NO3)2.6Η20，0.02mol Zn (NO3) 2.6H20 和 0.1molFe (NO3)3.9H20 溶于裝有100ml去離子水的三口燒瓶中，超聲分散，混合，再加入檸檬酸0.lmol，用氨水調(diào)節(jié)PH=7.0，快攪拌5min，將混合物轉(zhuǎn)至65_75°C水浴中微波振蕩直至棕紅色透明溶膠的出現(xiàn)，再將溶膠轉(zhuǎn)移至恒溫干燥箱中75-85°C干燥至形成干凝膠，滴加l_3ml無水乙醇至干凝膠上，將干凝膠置于空氣中點燃，即可發(fā)生自蔓延燃燒生成棕褐色Nia6Zna4Fe2O4粉末，最后將所得到的粉末放入馬弗爐中550-650°C煅燒5h，冷卻至室溫，碾磨即得粉末狀Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒。
[0005](2)石墨烯的制備
稱取2g石墨置于250ml燒杯中，加入IOml濃硝酸，5ml濃硫酸,再加入5g高猛酸鉀，超聲分散IOmin,用去離子水洗三次,加入5ml濃氨水并超聲分散IOmin,離心洗漆2次后，再加入IOml過氧化氫溶液并超聲分散IOmin,離心洗漆2次,加入5ml濃鹽酸并超聲分散IOmin,洗漆兩次,再加入IOml無水乙醇并超聲分散IOmin,抽濾洗漆三次,90_110°C干燥即
制備得石墨烯。
[0006](3)原位聚合法制備石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒
稱取Ig的上述制備的Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒加入到20 mL lmol/L HCl溶液中，加入石墨烯后超聲分散IOmin,再加入2 mL苯胺單體,石墨烯與苯胺單體的質(zhì)量比為1: 0.5-1.5,機械攪拌IOmin形成A液,另取一燒杯,稱取5g過硫酸銨溶解于80 mL lmol/LHCl溶液中形成B液，邊冰浴邊攪拌，邊將B液逐滴加入到A液中，攪拌11-13 h后，磁性分離沉淀物，并用去離子水抽濾洗滌和無水乙醇抽濾洗滌各三次，將黑綠色固體至于75-85°C下干燥22-26h后即制備得石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒。
[0007](4)石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備
稱取Ig上述制備的石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒置于高溫碳化還原裝置中，稱取2g高錳酸鉀置于剛玉坩堝與陶瓷坩堝之間，將整個高溫還原裝置置于馬弗爐中高溫煅燒，加溫曲線如下:從室溫升到900°C并恒溫4h，爬坡速率為10°C /min，待馬弗爐冷卻至室溫時，再磁性分離樣品，即制備得石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料。
[0008]上述高溫還原碳化裝置，由剛玉坩堝蓋、炭餅、陶瓷坩堝、高錳酸鉀、剛玉坩堝組成；陶瓷坩堝套在剛玉坩堝里面，剛玉坩堝由剛玉坩堝蓋蓋住密封，陶瓷坩堝由炭餅蓋著，在陶瓷坩堝和剛玉坩堝之間均勻鋪有高錳酸鉀。
[0009]各個部件的典型尺寸如下:
剛玉坩堝:剛玉坩堝由三氧化二鋁煅燒制成外徑為6 cm，外徑為5 cm，高8 cm，底厚I cm的中空圓柱體狀剛玉坩堝。
[0010]剛玉坩堝蓋:剛玉坩堝蓋由三氧化二鋁煅燒制成直徑為6 cm，高0.8 c m的圓柱狀剛玉坩堝蓋，用于蓋住剛玉坩堝，阻止剛玉坩堝腔內(nèi)的氣體溢出。此剛玉坩堝蓋亦可用陶瓷坩堝代替。
[0011]陶瓷坩堝:陶瓷坩堝為內(nèi)徑為3.65c m，外徑4.2 c m的普通陶瓷坩堝，用于盛放需要處理的材料。
[0012]炭餅:炭餅由活性炭粉末壓制成直徑為4.7 cm,高0.8 c m的圓柱體狀炭餅，用以提供還原劑。炭餅表面粗糙，蓋在陶瓷坩堝上時可讓剛玉坩堝內(nèi)的氣體進入陶瓷坩堝內(nèi)部，與材料發(fā)生氧化還原反應。
[0013]高錳酸鉀:依據(jù)需要處理的材料的性質(zhì)和質(zhì)量不同，平鋪在剛玉坩堝底部的高錳酸鉀的質(zhì)量也不一樣。
[0014]碳系材料如炭黑、石墨、碳納米管和碳纖維一直是電磁屏蔽與吸波材料研究的重要內(nèi)容，已經(jīng)有了相當廣泛的研究。石墨烯與傳統(tǒng)的吸波材料相比，具有以下獨特的物理化學性質(zhì):(1)石墨烯是由碳原子組成的六角形二維材料，僅有一個碳原子的厚度；(2)導熱系數(shù)達5300W/m.k，高于碳納米管和金剛石；(3)石墨烯的電阻率達10-6Ω.cm，為目前電阻率最小的材料之一；(4)石墨烯為目前世界上最薄和最堅硬的納米材料；(5)常溫下石墨烯電子遷移率超過15000cm2/V*s，超過碳納米管的電子遷移率。因而石墨烯成為了研究電磁吸波材料的熱點。
[0015]鐵氧體為一種雙復介質(zhì)的傳統(tǒng)吸波材料，對電磁波同時存在磁損耗和介電損耗兩種作用，因而具有良好的吸波性能。鐵氧體吸波材料具有吸收頻段高、吸收率高、匹配厚度薄等優(yōu)點，特別是M性鐵氧體因其有較高的磁晶各向異性而收到了眾多研究學者的青睞。
[0016]聚苯胺是一種導電聚合物，因其具有良好的導電性和環(huán)境穩(wěn)定性而引起了各個領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。導電聚合物聚苯胺具有大的共軛η鍵，通過不同的方法對共軛鏈進行摻雜即可使聚苯胺在室溫下的電導率介于絕緣體、半導體和金屬的電導率之間，從而表現(xiàn)出優(yōu)良的物理化學特性。
[0017]本發(fā)明制備的石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料具有優(yōu)良的性能，良好的尺寸，較高的電導率和在l-20Hz范圍內(nèi)的最大吸波，有重要的應用價值，可用于電磁吸波材料，又可以用作環(huán)境吸附材料，用于吸附環(huán)境中如重金屬、POPs等污染物。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖標記說明:剛玉坩堝蓋1、炭餅2、陶瓷坩堝3、高錳酸鉀4、剛玉坩堝5。
【具體實施方式】
[0020]實施例1:
一種石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法，具體步驟如下:
(I)自蔓延燃燒法制備Nitl.6Zn0.4Fe204磁性納米顆粒
稱取 0.03mol Ni (NO3)2.6Η20，0.02mol Zn (NO3) 2.6H20 和 0.1molFe (NO3)3.9H20 溶于裝有100ml去離子水的三口燒瓶中，超聲分散，混合，再加入檸檬酸0.lmol，用氨水調(diào)節(jié)PH=7.0，快攪拌5min，將混合物轉(zhuǎn)至65°C水浴中微波振蕩直至棕紅色透明溶膠的出現(xiàn)，再將溶膠轉(zhuǎn)移至恒溫干燥箱中75°C干燥至形成干凝膠，滴加Iml無水乙醇至干凝膠上，將干凝膠置于空氣中點燃，即可發(fā)生自蔓延燃燒生成棕褐色Nia6Zna4Fe2O4粉末，最后將所得到的粉末放入馬弗爐中550°C煅燒5h，冷卻至室溫，碾磨即得粉末狀Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒。
[0021](2)石墨烯的制備
稱取2g石墨置于250ml燒杯中，加入IOml濃硝酸，5ml濃硫酸,再加入5g高猛酸鉀，超聲分散IOmin,用去離子水洗三次,加入5ml濃氨水并超聲分散IOmin,離心洗漆2次后，再加入IOml過氧化氫溶液并超聲分散IOmin,離心洗漆2次,加入5ml濃鹽酸并超聲分散IOmin,洗漆兩次,再加入IOml無水乙醇并超聲分散IOmin,抽濾洗漆三次,90°C干燥即制備得石墨稀。
[0022](3)原位聚合法制備石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒
稱取Ig的上述制備的Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒加入到20 mL lmol/L HCl溶液中，加入石墨烯后超聲分散IOmin,再加入2 mL苯胺單體,石墨烯與苯胺單體的質(zhì)量比為1: 0.5,機械攪拌IOmin形成A液,另取一燒杯,稱取5g過硫酸銨溶解于80 mL lmol/L HCl溶液中形成B液，邊冰浴邊攪拌，邊將B液逐滴加入到A液中，攪拌IIh后，磁性分離沉淀物，并用去離子水抽濾洗滌和無水乙醇抽濾洗滌各三次，將黑綠色固體至于75°C下干燥22h后即制備得石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒。
[0023](4)石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備稱取Ig上述制備的石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒置于高溫碳化還原裝置中，稱取2g高錳酸鉀置于剛玉坩堝與陶瓷坩堝之間，將整個高溫還原裝置置于馬弗爐中高溫煅燒，加溫曲線如下:從室溫升到900°C并恒溫4h，爬坡速率為10°C /min，待馬弗爐冷卻至室溫時，再磁性分離樣品，即制備得石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料。
[0024]實施例2:
一種石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法，具體步驟如下:
(1)自蔓延燃燒法制備Nitl.6Zn0.4Fe204磁性納米顆粒
稱取 0.03mol Ni (NO3)2.6Η20，0.02mol Zn (NO3) 2.6H20 和 0.1molFe (NO3)3.9H20 溶于裝有100ml去離子水的三口燒瓶中，超聲分散，混合，再加入檸檬酸0.lmol，用氨水調(diào)節(jié)PH=7.0，快攪拌5min，將混合物轉(zhuǎn)至70°C水浴中微波振蕩直至棕紅色透明溶膠的出現(xiàn)，再將溶膠轉(zhuǎn)移至恒溫干燥箱中80°C干燥至形成干凝膠，滴加2ml無水乙醇至干凝膠上，將干凝膠置于空氣中點燃，即可發(fā)生自蔓延燃燒生成棕褐色Nia6Zna4Fe2O4粉末，最后將所得到的粉末放入馬弗爐中600°C煅燒5h，冷卻至室溫，碾磨即得粉末狀Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒。
[0025](2)石墨烯的制備
稱取2g石墨置于250ml燒杯中，加入IOml濃硝酸，5ml濃硫酸,再加入5g高猛酸鉀，超聲分散IOmin,用去離子水洗三次,加入5ml濃氨水并超聲分散IOmin,離心洗漆2次后，再加入IOml過氧化氫溶液并超聲分散IOmin,離心洗漆2次,加入5ml濃鹽酸并超聲分散IOmin,洗漆兩次,再加入IOml無水乙醇并超聲分散IOmin,抽濾洗漆三次，100°C干燥即制備得石墨烯。
[0026](3)原位聚合法制備石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒
稱取Ig的上述制備的Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒加入到20 mL lmol/L HCl溶液中，加入石墨烯后超聲分散IOmin,再加入2 mL苯胺單體,石墨烯與苯胺單體的質(zhì)量比為1:1,機械攪拌IOmin形成A液,另取一燒杯,稱取5g過硫酸銨溶解于80 mL lmol/L HCl溶液中形成B液，邊冰浴邊攪拌，邊將B液逐滴加入到A液中，攪拌12 h后，磁性分離沉淀物，并用去離子水抽濾洗滌和無水乙醇抽濾洗滌各三次，將黑綠色固體至于80°C下干燥24h后即制備得石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒。
[0027](4)石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備
稱取Ig上述制備的石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒置于高溫碳化還原裝置中，稱取2g高錳酸鉀置于剛玉坩堝與陶瓷坩堝之間，將整個高溫還原裝置置于馬弗爐中高溫煅燒，加溫曲線如下:從室溫升到900°C并恒溫4h，爬坡速率為10°C /min，待馬弗爐冷卻至室溫時，再磁性分離樣品，即制備得石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料。
[0028]實施例3:
一種石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法，具體步驟如下:
(I)自蔓延燃燒法制備Nitl.6Zn0.4Fe204磁性納米顆粒
稱取 0.03mol Ni (NO3)2.6Η20，0.02mol Zn (NO3) 2.6H20 和 0.1molFe (NO3)3.9H20 溶于裝有100ml去離子水的三口燒瓶中，超聲分散，混合，再加入檸檬酸0.lmol，用氨水調(diào)節(jié)PH=7.0，快攪拌5min，將混合物轉(zhuǎn)至75°C水浴中微波振蕩直至棕紅色透明溶膠的出現(xiàn)，再將溶膠轉(zhuǎn)移至恒溫干燥箱中85°C干燥至形成干凝膠，滴加3ml無水乙醇至干凝膠上，將干凝膠置于空氣中點燃，即可發(fā)生自蔓延燃燒生成棕褐色Nia6Zna4Fe2O4粉末，最后將所得到的粉末放入馬弗爐中650°C煅燒5h，冷卻至室溫，碾磨即得粉末狀Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒。
[0029](2)石墨烯的制備
稱取2g石墨置于250ml燒杯中，加入IOml濃硝酸，5ml濃硫酸,再加入5g高猛酸鉀，超聲分散IOmin,用去離子水洗三次,加入5ml濃氨水并超聲分散IOmin,離心洗漆2次后，再加入IOml過氧化氫溶液并超聲分散IOmin,離心洗漆2次,加入5ml濃鹽酸并超聲分散IOmin,洗漆兩次,再加入IOml無水乙醇并超聲分散IOmin,抽濾洗漆三次，110°C干燥即制備得石墨烯。
[0030](3)原位聚合法制備石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒
稱取Ig的上述制備的Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒加入到20 mL lmol/L HCl溶液中，加入石墨烯后超聲分散IOmin,再加入2 mL苯胺單體,石墨烯與苯胺單體的質(zhì)量比為I: 1.5,機械攪拌IOmin形成A液,另取一燒杯,稱取5g過硫酸銨溶解于80 mL lmol/L HCl溶液中形成B液，邊冰浴邊攪拌，邊將B液逐滴加入到A液中，攪拌13 h后，磁性分離沉淀物，并用去離子水抽濾洗滌和無水乙醇抽濾洗滌各三次，將黑綠色固體至于85°C下干燥26h后即制備得石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒。
[0031](4)石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備
稱取Ig上述制備的石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒置于高溫碳化還原裝置中，稱取2g高錳酸鉀置于剛玉坩堝與陶瓷坩堝之間，將整個高溫還原裝置置于馬弗爐中高溫煅燒，加溫曲線如下:`從室溫升到900°C并恒溫4h，爬坡速率為10°C /min，待馬弗爐冷卻至室溫時，再磁性分離樣品，即制備得石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料。
[0032]實施例4:
一種石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法，具體步驟如下:
(I)自蔓延燃燒法制備Nitl.6Zn0.4Fe204磁性納米顆粒
稱取 0.03mol Ni (NO3)2.6Η20，0.02mol Zn (NO3) 2.6H20 和 0.1molFe (NO3)3.9H20 溶于裝有100ml去離子水的三口燒瓶中，超聲分散，混合，再加入檸檬酸0.lmol，用氨水調(diào)節(jié)PH=7.0，快攪拌5min，將混合物轉(zhuǎn)至60°C水浴中微波振蕩直至棕紅色透明溶膠的出現(xiàn)，再將溶膠轉(zhuǎn)移至恒溫干燥箱中70°C干燥至形成干凝膠，滴加Iml無水乙醇至干凝膠上，將干凝膠置于空氣中點燃，即可發(fā)生自蔓延燃燒生成棕褐色Nia6Zna4Fe2O4粉末，最后將所得到的粉末放入馬弗爐中500°C煅燒5h，冷卻至室溫，碾磨即得粉末狀Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒。
[0033](2)石墨烯的制備
稱取2g石墨置于250ml燒杯中，加入IOml濃硝酸，5ml濃硫酸,再加入5g高猛酸鉀，超聲分散IOmin,用去離子水洗三次,加入5ml濃氨水并超聲分散IOmin,離心洗漆2次后，再加入IOml過氧化氫溶液并超聲分散IOmin,離心洗漆2次,加入5ml濃鹽酸并超聲分散IOmin,洗漆兩次,再加入IOml無水乙醇并超聲分散IOmin,抽濾洗漆三次,85°C干燥即制備得石墨稀。
[0034](3)原位聚合法制備石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒
稱取Ig的上述制備的Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒加入到20 mL lmol/L HCl溶液中，加入石墨烯后超聲分散IOmin,再加入2 mL苯胺單體,石墨烯與苯胺單體的質(zhì)量比為1: 0.4,機械攪拌IOmin形成A液,另取一燒杯,稱取5g過硫酸銨溶解于80 mL lmol/L HCl溶液中形成B液，邊冰浴邊攪拌，邊將B液逐滴加入到A液中，攪拌10 h后，磁性分離沉淀物，并用去離子水抽濾洗滌和無水乙醇抽濾洗滌各三次，將黑綠色固體至于70°C下干燥20h后即制備得石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒。
[0035](4)石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備
稱取Ig上述制備的石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒置于高溫碳化還原裝置中，稱取2g高錳酸鉀置于剛玉坩堝與陶瓷坩堝之間，將整個高溫還原裝置置于馬弗爐中高溫煅燒，加溫曲線如下:從室溫升到900°C并恒溫4h，爬坡速率為10°C /min，待馬弗爐冷卻至室溫時，再磁性分離樣品，即制備得石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料。
[0036]實施例5:
一種石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法，具體步驟如下:
(I)自蔓延燃燒法制備Nitl.6Zn0.4Fe204磁性納米顆粒
稱取 0.03mol Ni (NO3)2.6Η20，0.02mol Zn (NO3) 2.6H20 和 0.1molFe (NO3)3.9H20 溶于裝有100ml去離子水的三口燒瓶中，超聲分散，混合，再加入檸檬酸0.lmol，用氨水調(diào)節(jié)PH=7.0，快攪拌5min，將混合物轉(zhuǎn)至80°C水浴中微波振蕩直至棕紅色透明溶膠的出現(xiàn)，再將溶膠轉(zhuǎn)移至恒溫干燥箱中90°C干燥至形成干凝膠，滴加4ml無水乙醇至干凝膠上，將干凝膠置于空氣中點燃，即可發(fā)生自蔓延燃燒生成棕褐色Nia6Zna4Fe2O4粉末，最后將所得到的粉末放入馬弗爐中700°C煅燒5h，冷卻至室溫，碾磨即得粉末狀Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒。
[0037](2)石墨烯的制備
稱取2g石墨置于250ml燒杯中，加入IOml濃硝酸，5ml濃硫酸,再加入5g高猛酸鉀，超聲分散IOmin,用去離子水洗三次,加入5ml濃氨水并超聲分散IOmin,離心洗漆2次后，再加入IOml過氧化氫溶液并超聲分散IOmin,離心洗漆2次,加入5ml濃鹽酸并超聲分散IOmin,洗漆兩次,再加入IOml無水乙醇并超聲分散IOmin,抽濾洗漆三次，120°C干燥即制備得石墨烯。
[0038](3)原位聚合法制備石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒
稱取Ig的上述制備的Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒加入到20 mL lmol/L HCl溶液中，加入石墨烯后超聲分散IOmin,再加入2 mL苯胺單體,石墨烯與苯胺單體的質(zhì)量比為
1: 1.6,機械攪拌IOmin形成A液,另取一燒杯,稱取5g過硫酸銨溶解于80 mL lmol/L HCl溶液中形成B液，邊冰浴邊攪拌，邊將B液逐滴加入到A液中，攪拌15 h后，磁性分離沉淀物，并用去離子水抽濾洗滌和無水乙醇抽濾洗滌各三次，將黑綠色固體至于90°C下干燥28h后即制備得石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒。
[0039](4)石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備
稱取Ig上述制備的石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒置于高溫碳化還原裝置中，稱取2g高錳酸鉀置于剛玉坩堝與陶瓷坩堝之間，將整個高溫還原裝置置于馬弗爐中高溫煅燒，加溫曲線如下:從室溫升到900°C并恒溫4h，爬坡速率為10°C /min，待馬弗爐冷卻至室溫時，再磁性分離樣品，即制備得石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料。
[0040]各個實施例制得的石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料TEM測試結(jié)果如下表所示:___
【權(quán)利要求】
1.一種石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法，其特征為:具體步驟如下: (1)自蔓延燃燒法制備Ni0.6Zn0.4Fe204磁性納米顆粒
稱取 0.03mol Ni (NO3)2.6Η20，0.02mol Zn (NO3) 2.6H20 和 0.1molFe (NO3)3.9H20 溶于裝有100ml去離子水的三口燒瓶中，超聲分散，混合，再加入檸檬酸0.lmol，用氨水調(diào)節(jié)PH=7.0，快攪拌5min，將混合物轉(zhuǎn)至65_75°C水浴中微波振蕩直至棕紅色透明溶膠的出現(xiàn)，再將溶膠轉(zhuǎn)移至恒溫干燥箱中75-85°C干燥至形成干凝膠，滴加l_3ml無水乙醇至干凝膠上，將干凝膠置于空氣中點燃，即可發(fā)生自蔓延燃燒生成棕褐色Nia6Zna4Fe2O4粉末，最后將所得到的粉末放入馬弗爐中550-650°C煅燒5h，冷卻至室溫，碾磨即得粉末狀Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒； (2)石墨烯的制備 稱取2g石墨置于250ml燒杯中，加入1Oml濃硝酸，5ml濃硫酸,再加入5g高猛酸鉀，超聲分散1Omin,用去離子水洗三次,加入5ml濃氨水并超聲分散1Omin,離心洗漆2次后，再加入1Oml過氧化氫溶液并超聲分散1Omin,離心洗漆2次,加入5ml濃鹽酸并超聲分散1Omin,洗漆兩次,再加入1Oml無水乙醇并超聲分散1Omin,抽濾洗漆三次,90_110°C干燥即制備得石墨烯； (3)原位聚合法制備石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒 稱取1g的上述制備的Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒加入到20 mL lmol/L HCl溶液中，加入石墨烯后超聲分散IOmin,再加入2 mL苯胺單體,石墨烯與苯胺單體的質(zhì)量比為1: 0.5-1.5,機械攪拌IOmin形成A液,另取一燒杯,稱取5g過硫酸銨溶解于80 mL lmol/LHCl溶液中形成B液，邊冰浴邊攪拌，邊將B液逐滴加入到A液中，攪拌11-13 h后，磁性分離沉淀物，并用去離子水抽濾洗滌和無水乙醇抽濾洗滌各三次，將黑綠色固體至于75-85°C下干燥22-26h后即制備得石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒； (4)石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備 稱取1g上述制備的石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒置于高溫碳化還原裝置中，稱取2g高錳酸鉀置于剛玉坩堝與陶瓷坩堝之間，將整個高溫還原裝置置于馬弗爐中高溫煅燒，加溫曲線如下:從室溫升到900°C并恒溫4h，爬坡速率為10°C /min，待馬弗爐冷卻至室溫時，再磁性分離樣品，即制備得石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料。
2.如權(quán)利要求1所述的一種石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法，其特征為:具體步驟如下: (1)自蔓延燃燒法制備Ni0.6Zn0.4Fe204磁性納米顆粒
稱取 0.03mol Ni (NO3)2.6Η20，0.02mol Zn (NO3) 2.6H20 和 0.1molFe (NO3)3.9H20 溶于裝有100ml去離子水的三口燒瓶中，超聲分散，混合，再加入檸檬酸0.lmol，用氨水調(diào)節(jié)PH=7.0，快攪拌5min，將混合物轉(zhuǎn)至70°C水浴中微波振蕩直至棕紅色透明溶膠的出現(xiàn)，再將溶膠轉(zhuǎn)移至恒溫干燥箱中80°C干燥至形成干凝膠，滴加2ml無水乙醇至干凝膠上，將干凝膠置于空氣中點燃，即可發(fā)生自蔓延燃燒生成棕褐色Nia6Zna4Fe2O4粉末，最后將所得到的粉末放入馬弗爐中600°C煅燒5h，冷卻至室溫，碾磨即得粉末狀Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒；(2)石墨烯的制備 稱取2g石墨置于250ml燒杯中，加入IOml濃硝酸，5ml濃硫酸,再加入5g高猛酸鉀，超聲分散IOmin,用去離子水洗三次,加入5ml濃氨水并超聲分散IOmin,離心洗漆2次后，再加入IOml過氧化氫溶液并超聲分散IOmin,離心洗漆2次,加入5ml濃鹽酸并超聲分散IOmin,洗漆兩次,再加入IOml無水乙醇并超聲分散IOmin,抽濾洗漆三次，100°C干燥即制備得石墨稀; (3)原位聚合法制備石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒 稱取Ig的上述制備的Nia6Zna4Fe2O4磁性納米顆粒加入到20 mL lmol/L HCl溶液中，加入石墨烯后超聲分散IOmin,再加入2 mL苯胺單體,石墨烯與苯胺單體的質(zhì)量比為1:1,機械攪拌IOmin形成A液,另取一燒杯,稱取5g過硫酸銨溶解于80 mL lmol/L HCl溶液中形成B液，邊冰浴邊攪拌，邊將B液逐滴加入到A液中，攪拌12 h后，磁性分離沉淀物，并用去離子水抽濾洗滌和無水乙醇抽濾洗滌各三次，將黑綠色固體至于80°C下干燥24h后即制備得石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒； (4)石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備 稱取Ig上述制備的石墨烯摻雜聚苯胺包覆鎳鋅鐵氧體磁性納米顆粒置于高溫碳化還原裝置中，稱取2g高錳酸鉀置于剛玉坩堝與陶瓷坩堝之間，將整個高溫還原裝置置于馬弗爐中高溫煅燒，加溫曲線如下:從室溫升到900°C并恒溫4h，爬坡速率為10°C /min，待馬弗爐冷卻至室溫時，再磁性分離樣品，即制備得石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的種石墨烯摻雜聚苯胺基碳包覆鎳鋅鐵氧體介孔材料的制備方法，其特征為:由剛玉坩堝蓋(I)、炭餅(2)、陶瓷坩堝(3)、高錳酸鉀(4)、剛玉坩堝(5)組成；陶瓷坩堝(3)套在剛玉坩堝(5)里面，剛玉坩堝(5)由剛玉坩堝蓋(I)蓋住密封，陶瓷坩堝(3)由炭餅(2)蓋著，在陶瓷坩堝(3)和剛玉坩堝(5)之間均勻鋪有高錳酸鉀(4)； 剛玉相堝(5)由三氧化二招煅燒制成外徑為6 c m,外徑為5 c m,高8 c m,底厚Icm的中空圓柱體狀； 剛玉i甘堝蓋(I)由三氧化二招煅燒制成直徑為6 c m,高0.8 c m的圓柱狀； 陶瓷i甘禍(3)為內(nèi)徑為3.65c m,外徑4.2 cm; 炭餅(2)由活性炭粉末壓制成直徑為4.7 c m，高0.8 c m的圓柱體狀，表面粗糙。
【文檔編號】C04B35/628GK103641488SQ201310636280
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】謝宇, 劉福明, 樂長高, 胡冬生, 汪月華, 潘建飛, 張凱 申請人:南昌航空大學, 東華理工大學