一種石墨烯基復合材料的制備方法
【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10-60min，用去離子水反復清洗，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)襯的水熱反應釜中160-220℃保溫1-48h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯基復合材料。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合材料，具備工藝簡單、原料來源廣泛、反應溫和、綠色環(huán)保等優(yōu)點。
【專利說明】一種石墨烯基復合材料的制備方法

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

【背景技術】
[0002]2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈.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年的諾貝爾物理學獎(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，其結構單元為碳六元環(huán)，它是一種只有單層碳原子厚度的二維材料。石墨烯是構成碳基材料的基本機構單元。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)成為研究的熱點和焦點，在超級電容器、透明電極、海水淡化、發(fā)光二極管、傳感器、儲氫、太陽能電池、催化劑載體、復合材料、生物支架材料、生物成像、藥物輸送、紡織、印染等領域有廣泛的應用。
[0003]納米銀具有優(yōu)良的傳熱性、導電性、表面活性和催化性能，在光學、催化、微電子、生物傳感、抗菌等領域具有巨大的應用價值。
[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、突出的導熱性能和力學性能、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)生團聚的作用。近年來有不少文獻或?qū)＠麍蟮懒思{米銀-石墨烯復合材料的制備和應用，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-銀納米粒子復合材料(Nano Res.,2010, 3(5): 339-349)。
[0005]近年來，采用綠色、環(huán)保、高效和廉價的方法制備納米銀、石墨烯及納米銀-石墨烯復合材料逐漸成為研究的熱點。何光裕等以聚乙二醇為還原劑通過水熱反應，還原氧化石墨烯同時在石墨烯表面原位生長銀納米粒子，制備納米銀@石墨烯復合材料，同時研究了復合材料的抑菌性能，結果表明納米銀O石墨烯復合材料是一種效果顯著的新型抑菌材料(精細化工，2012，09:840-843)。中國發(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99%的石墨烯粉末作為載體，在溫和的反應條件下，銀在石墨烯層上形核、長大，得到石墨烯/銀納米粒子復合材料。
[0006]甲殼質(zhì)是一種天然有機高分子多糖，廣泛分布于自然界甲殼綱動物(蝦、蟹、昆蟲)的甲殼、真菌和植物的細胞壁中。蘊藏量在地球上的天然有機高分子物質(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特定位置羥基的同時抑制其它位置羥基的氧化，并可有效地抑制氧化反應過程中纖維素的降解。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活性點，可利用活性醛基對纖維素進行功能性改性，可生成眾多功能性纖維素衍生物，大大拓展了纖維素的應用范圍。目前還未見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合材料的報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種石墨烯基復合材料的制備方法。
[0009]本發(fā)明采用了以下技術方案:
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10-60min，用去離子水反復清洗，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)襯的水熱反應釜中160-220°C保溫l_48h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯基復合材料。
[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合材料，具備工藝簡單、原料來源廣泛、反應溫和、綠色環(huán)保等優(yōu)點。

【具體實施方式】
[0013]下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0014]實施例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60min，用去離子水反復清洗，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)襯的水熱反應釜中160°C保溫24h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯基復合材料。
[0015]實施例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30min，用去離子水反復清洗，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)襯的水熱反應釜中200°C保溫15h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯基復合材料。
[0016]實施例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lOmin，用去離子水反復清洗，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)襯的水熱反應釜中220°C保溫2h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯基復合材料。
[0017]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【權利要求】
1.一種石墨烯基復合材料的制備方法，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10-60min，用去離子水反復清洗，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)襯的水熱反應釜中160-220°C保溫l_48h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯基復合材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種石墨烯基復合材料的制備方法，其特征在于，所述的體積比為 10:1:1-1:1:1。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種石墨烯基復合材料的制備方法，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合物。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的一種石墨烯基復合材料的制備方法，其特征在于，所述的銀氨溶液的濃度為0.l-100g/L。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種石墨烯基復合材料的制備方法，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)權利要求1或5所述的一種石墨烯基復合材料的制備方法，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】C01B31/04GK104340978SQ201410565510
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權日:2014年10月22日
【發(fā)明者】趙兵 申請人:蘇州正業(yè)昌智能科技有限公司