專利名稱：一種銀/石墨烯復(fù)合材料與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光催化功能材料無機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種銀/石墨烯復(fù)合材料與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
作為一種新型的碳載體材料，石墨烯片以其優(yōu)異的電學(xué)、機(jī)械性能和高的縱橫比等特性引起了廣大研究者的關(guān)注。目前，該材料在超級電容器、場發(fā)射、納米電子學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用研究已經(jīng)得到廣泛的討論(參見2008, 320, 356. ; Nano Lett. 2008, 8，1704.)。另外，由于其良好的導(dǎo)電性和大的比表面積，預(yù)計(jì)將其作為催化劑載體材料也將會具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，如何通過簡單易行且無污染的合成方法獲得石墨烯復(fù)合材料成了當(dāng)前極具挑戰(zhàn)性的課題。 羅丹明B (Rh. B)又稱玫瑰紅B，或堿性玫瑰精，俗稱花粉紅，是一種具有鮮桃紅色的人工合成的染料。經(jīng)老鼠試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，羅丹明B會引致皮下組織生肉瘤，被懷疑是致癌物質(zhì)。休謨法是一種化學(xué)氧化法，其目的是制備氧化石墨(參見J. Am. Chem. Soc.,1958，80 (6)，pp 1339 - 1339)。微波法原位還原是以微波輔助、不經(jīng)其它復(fù)雜處理而使氧化石墨還原為石墨烯(參見申請?zhí)枮?01110072763的中國專利文獻(xiàn)，一種利用微波快速制備還原石墨烯的方法)。申請公布號CN 102136306 A (申請?zhí)?01010542737. 8)的中國專利文獻(xiàn)公開了一種納米銀粒子/石墨烯新型導(dǎo)電復(fù)合材料，將氧化石墨在水中超聲分散1-2小時(shí)，加入硝酸銀固體，繼續(xù)超聲20-30min，升溫至70_80°C，加入硼氫化鈉回流反應(yīng)1_2小時(shí)，趁熱過濾，洗滌，干燥，研磨，得到Ag/石墨烯納米導(dǎo)電復(fù)合材料。申請公布號CN 102224819 A(申請?zhí)?01110093148. O)的中國專利文獻(xiàn)公開了一種擔(dān)載納米銀氧化石墨烯復(fù)合殺菌劑及其制備和應(yīng)用。申請公布號CN 102125056 A (申請?zhí)?01110003784. X)的中國專利文獻(xiàn)公開了一種銀/石墨烯抗菌復(fù)合材料的制備方法。申請公布號CN 102160998 A (申請?zhí)?01110103781. 3)的中國專利文獻(xiàn)公開了一種石墨烯一銀納米粒子復(fù)合材料的制備方法，將硝酸銀溶液和稀氨水溶液配置成一定濃度的銀氨溶液，并將配置好的銀氨溶液加入到超聲完成的氧化石墨烯溶液中，在一定溫度下預(yù)熱一定時(shí)間；將適量的葡萄糖加入到氧化石墨烯和銀氨的混合溶液中，并在設(shè)定溫度下攪拌反應(yīng)一段時(shí)間；利用去離子水對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行多次抽濾后，將產(chǎn)物干燥得到石墨烯/銀納米粒子復(fù)合材料。上述文獻(xiàn)公開的技術(shù)制備過程復(fù)雜或使用有毒藥品硼氫化鈉，不環(huán)保。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種銀/石墨烯復(fù)合材料及應(yīng)用。結(jié)合在水介質(zhì)中氧化石墨烯膠體顆粒帶負(fù)電荷的特點(diǎn)，本發(fā)明利用溶液混合法這一簡單的技術(shù)成功地制備了氧化石墨烯與硝酸銀的復(fù)合物；然后，通過環(huán)境友好的微波法成功地制備了銀納米粒子修飾的石墨烯復(fù)合薄膜材料。整個(gè)制備過程簡單、快捷，是一種典型的環(huán)境友好型技術(shù)。本發(fā)明的目的在于提供一種銀/石墨烯納米復(fù)合材料，由下述方法制備 (O制備氧化石墨烯乙醇膠體懸浮液以石墨粉為原料，以休謨法制備氧化石墨烯，用二次蒸餾水離心清洗，然后將其超聲分散于無水乙醇中；
(2)制備銀/氧化石墨烯復(fù)合物在劇烈攪拌的條件下，將硝酸銀加入到氧化石墨烯乙醇膠體懸浮液中，攪拌并超聲處理；
(3)微波法原位還原銀/氧化石墨烯復(fù)合物，得銀/石墨烯復(fù)合材料。前面所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，優(yōu)選的方案是，步驟(I)氧化石墨烯相對于無水乙醇的用量每毫升無水乙醇分散氧化石墨烯O. 8-1. 2毫克(優(yōu)選I毫克)。前面所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，優(yōu)選的方案是，步驟(2)硝酸銀相對于氧化石墨烯乙醇膠體懸浮液的用量每毫升氧化石墨烯乙醇膠體懸浮液中硝酸銀O. 8-1. 2毫克(優(yōu)選I毫克)。前面所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，優(yōu)選的方案是，步驟(I)超聲分散時(shí)間為20_50min,優(yōu)選 30 min。前面所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，優(yōu)選的方案是，步驟(2)攪拌時(shí)間3-10min，優(yōu)選
5min。前面所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，優(yōu)選的方案是，步驟(2)超聲處理20_40min，優(yōu)選 30 min。前面所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，優(yōu)選的方案是，步驟(3)所述的微波法原位還原，是將銀/氧化石墨烯復(fù)合物溶液置于微波爐中，800W處理30S，冷卻30S，循環(huán)處理10次。前面所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，優(yōu)選的方案是，所用的微波爐為格蘭仕G80F23CSP-Q59-R0 微波爐。前面所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，優(yōu)選的方案是，所用的石墨粉為天然鱗片狀石
墨粉O本發(fā)明還提供了所述的銀/石墨烯復(fù)合材料對羅丹明B的催化應(yīng)用。是以銀/石墨烯復(fù)合材料作為催化劑，以羅丹明B為模型污染物，催化劑的用量比例是以O(shè). Olg復(fù)合物催化降解20mL、10_5M羅丹明B溶液。以復(fù)合物催化降解羅丹明B后，測試溶液中羅丹明B的濃度時(shí)需用紫外分光光度計(jì)，所使用的紫外可見分光光度計(jì)是SHIMADZU UV-3600紫外分光光度計(jì)。本發(fā)明公開了一種結(jié)合溶液混合法、微波輔助法制備銀/膨脹石墨烯(silver/expandable graphene sheets, Ag/EGS)納米復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明首先以休謨法制備了氧化石墨烯乙醇膠體懸浮液，在攪拌的條件下加入硝酸銀(silver nitrate, AgNO3)制備了銀/氧化石墨(silver/graphene oxide, Ag/G0)納米復(fù)合物,接著利用微波法對制備的銀/氧化石墨復(fù)合物進(jìn)行原位還原得到了銀/石墨烯(silver/graphene)薄膜。最后以制備的材料作為催化劑，研究了其對羅丹明B(Rh. B)的催化行為，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)該復(fù)合薄膜對Rh. B具有良好的催化效果。該方法工藝簡單、易于操作，并且制備過程最大限度的避免了對環(huán)境的污染，是一種綠色、環(huán)境友好的制備技術(shù)，所制備的復(fù)合薄膜作為催化劑載體材料在納米領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明的工作原理描述如下氧化石墨烯由于其表面存在大量的極性含氧官能團(tuán)，例如羧基、環(huán)氧基、羥基等，這些基團(tuán)的存在使得氧化石墨烯很容易與金屬鹽離子或金屬氧化物復(fù)合，形成氧化石墨烯-金屬鹽復(fù)合物前驅(qū)體。另外，氧化石墨烯的還原是一個(gè)大家都非常關(guān)注的熱點(diǎn)問題。到目前為止，將氧化石墨烯還原成石墨烯比較常用的方法是化學(xué)還原和熱還原?；瘜W(xué)還原涉及到一些強(qiáng)的還原試劑，比如硼氫化鈉、水合肼等，這些試劑都具有一定的毒性和危險(xiǎn)性；此外，通過化學(xué)還原方法得到的石墨烯也存在一些顯著的缺陷，導(dǎo)致其導(dǎo)電性比較差。對于熱還原過程，由于所需的溫度較高，相應(yīng)地也提高了對基底材料的要求，這對石墨烯薄膜的器件化應(yīng)用非常不利。微波法熱還原技術(shù)作為一種新技術(shù)，由于其速度快、操作簡單、無污染、對基底要求低等特點(diǎn)，顯示出了良好的應(yīng)用前景。整個(gè)制備過程方便快捷，環(huán)境友好，有望為石墨烯-銀復(fù)合催化材料提供可行的方法。除此之外，本發(fā)明還具有如下有益效果
I、采用快速、簡單的微波法來制備銀/石墨烯復(fù)合物，該方法尚屬首次報(bào)道。2、首次通過微波原位還原技術(shù)將銀/氧化石墨烯還原為銀/石墨烯，避免了以往利用強(qiáng)還原試劑和高溫?zé)崽幚矸椒▉碇苽涫?fù)合物所導(dǎo)致的缺陷和不足。3、對羅丹明B的催化反應(yīng)結(jié)果顯示，本發(fā)明制備的銀/石墨烯納米復(fù)合物具有良好的催化作用，可應(yīng)用在環(huán)保方面。4、避免了硼氫化鈉等有毒藥品的使用，綠色環(huán)保。


圖I是實(shí)施例I制備的銀/石墨烯復(fù)合材料的光學(xué)圖片。圖2銀/石墨烯納米復(fù)合物作為催化劑對羅丹明B催化的UV測試圖。
具體實(shí)施例方式為了顯示本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，用下列非限定性實(shí)施例進(jìn)一步說明實(shí)施方式及效果。實(shí)施例I 一種銀/石墨烯復(fù)合材料，制備步驟是
I. I制備氧化石墨烯乙醇膠體懸浮液首先以鱗片狀石墨粉為原料，以休謨法制備氧化石墨烯，先用二次蒸餾水離心清洗，然后將其分散于無水乙醇中，超聲分散30 min。氧化石墨烯相對于無水乙醇的用量是50mg-50mL。I. 2制備銀/氧化石墨烯復(fù)合物在劇烈攪拌的條件下，將硝酸銀加入氧化石墨烯，攪拌5 min，超聲30 min I. 3微波原位還原銀/氧化石墨烯得到銀/石墨烯復(fù)合物。硝酸銀相對于氧化石墨烯乙醇膠體懸浮液的用量是50mg-50mL。I. 3微波法原位還原銀/氧化石墨烯復(fù)合物，得銀/石墨烯復(fù)合材料將銀/氧化石墨烯復(fù)合物溶液置于微波爐(格蘭仕G80F23CSP-Q59-R0微波爐)中，800W處理30S，冷卻30S，這樣循環(huán)處理10次。圖I是銀/石墨烯復(fù)合材料的光學(xué)圖片。由圖I可以看出，銀納米粒子緊密地排列在石墨烯的表面，其粒徑約20nm。、
實(shí)施例2 —種銀/石墨烯復(fù)合材料，制備步驟如實(shí)施例1，但與實(shí)施例I不同的是，步驟I. I氧化石墨烯相對于無水乙醇的用量是40mg-50mL。步驟I. 2硝酸銀相對于氧化石墨烯乙醇膠體懸浮液的用量是40mg-50mL。步驟I. I超聲分散時(shí)間為50min。步驟I. 2攪拌時(shí)間3min,超聲處理20min。實(shí)施例3 —種銀/石墨烯復(fù)合材料，制備步驟如實(shí)施例1，但與實(shí)施例I不同的是，步驟I. I氧化石墨烯相對于無水乙醇的用量是60mg-50mL。步驟I. 2硝酸銀相對于氧化石墨烯乙醇膠體懸浮液的用量是60mg-50mL。步驟I. I超聲分散時(shí)間為20min。步驟I. 2攪拌時(shí)間IOmin,超聲處理40min。實(shí)驗(yàn)例實(shí)施例I所得銀/石墨烯復(fù)合材料對羅丹明B的催化反應(yīng)以銀/石墨烯納米復(fù)合材料作為催化劑，以羅丹明B為模型污染物，以O(shè). Olg復(fù)合物催化降解20mL、KT5M羅丹明B溶液，在高壓汞燈照射下研究了對羅丹明B的催化行為。圖2銀/石墨烯納米復(fù)合物作為催化劑對羅丹明B催化的UV測試圖。由圖2可 以看出，該復(fù)合物對羅丹明B的催化降解效果很好。本發(fā)明基于國家自然科學(xué)基金(No. 51172102)的支持。顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述舉例的基礎(chǔ)上還可以做其他不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實(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的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
權(quán)利要求
1.一種銀/石墨烯復(fù)合材料，其特征是，由下述方法制備 (1)制備氧化石墨烯乙醇膠體懸浮液以石墨粉為原料，以休謨法制備氧化石墨烯，用二次蒸餾水離心清洗，然后將其超聲分散于無水乙醇中； (2)制備銀/氧化石墨烯復(fù)合物在劇烈攪拌的條件下，將硝酸銀加入到氧化石墨烯乙醇膠體懸浮液中，攪拌并超聲處理； (3)微波法原位還原銀/氧化石墨烯復(fù)合物，得銀/石墨烯復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，其特征是，步驟(I)超聲分散時(shí)間為20_50min,優(yōu)選 30 min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，其特征是，步驟(2)攪拌時(shí)間3-10min，優(yōu)選5 min。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，其特征是，步驟(2)超聲處理20_40min,優(yōu)選 30 min。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，其特征是，步驟(3)所述的微波法原位還原，是將銀/氧化石墨烯復(fù)合物溶液置于微波爐中，800W處理30S，冷卻30S，循環(huán)處理10次。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，其特征是，所用的微波爐為格蘭仕G80F23CSP-Q59-R0 微波爐。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的銀/石墨烯復(fù)合材料，其特征是，所用的石墨粉為天然鱗片狀石墨粉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的銀/石墨烯復(fù)合材料對羅丹明B的催化應(yīng)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的催化應(yīng)用，其特征是，以銀/石墨烯復(fù)合材料作為催化劑，以羅丹明B為模型污染物，催化劑的用量比例是以0. Olg復(fù)合材料催化降解20mL、10_5M羅丹明B溶液。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種銀/石墨烯納米復(fù)合材料，由下述方法制備(1)制備氧化石墨烯乙醇膠體懸浮液；(2)制備銀/氧化石墨烯復(fù)合物；(3)微波法原位還原銀/氧化石墨烯復(fù)合物，得銀/石墨烯復(fù)合材料。本產(chǎn)品對羅丹明B的催化反應(yīng)結(jié)果顯示，其具有良好的催化作用，可應(yīng)用在環(huán)保方面。
文檔編號B01J37/16GK102698747SQ20121019627
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者劉雪華, 孟憲華, 李文智, 王敏, 蒲錫鵬, 邵鑫 申請人:聊城大學(xué)