本發(fā)明涉及一種氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的制備方法，屬于納米復合材料制備領域。

背景技術：

氧化銅和氧化亞銅是半導體金屬氧化物，具有穩(wěn)定，無毒，含量大，成本低等優(yōu)點，它們的禁帶寬度分別為1.70eV和2.20eV，因其上述特性常應用于光電器件、傳感器、儲能和光催化等領域。石墨烯材料也由于其優(yōu)異的物理化學性質，如室溫下的量子霍爾效應、極強的機械強度(～100GPa)、高熱傳導率(熱導率接近甚至高過金剛石)以及高電子遷移率(～10⁶cm²/V)等，被認為在電子和光電子器件、儲能、催化和復合材料等領域具有極大的應用潛力。

集成兩種或者兩種以上材料形成的復合結構表現(xiàn)出比前單一材料更好的性能，這源于材料之間的協(xié)同效應。將石墨烯與氧化銅和氧化亞銅復合形成的納米結構可以發(fā)揮它們各自性質上的優(yōu)勢，并且利用協(xié)同效應可大大增強其材料的性能。因此，氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料在光催化、儲能器件和傳感器等領域極具應用前景。

要實現(xiàn)氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料在各領域的應用，制備質量高、均一性好、分散性強的材料是一個重要的前提。目前，制備納米復合材料的方法有很多，主要包括：固相法，沉淀法，溶膠-凝膠法，水熱法等制備方法，固相法通過原料混合、研磨等方式生成前驅體，然后通過高溫煅燒等方法合成產物，所得產物的團聚較大，顆粒粒徑也大于液相合成的方法；沉淀法作為液相合成材料最基本的方法，具有操作方便，反應溫和等特點，但是其產物的均一度較低，團聚嚴重；溶膠-凝膠法能夠克服產物均一性較低的這個問題，但是該方法也有一定的缺點，比如所需時間較長，常需要幾天或好幾周，反應產物存在殘留小孔洞，在干燥過程中會逸出氣體等；相比上述幾種方法，水熱法在合成過程所需的溫度為中低溫，設備簡單，且所合成的材料具有均一度高，分散性好等優(yōu)點，因此其被廣泛應用研究于納米材料的合成。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有制備技術的不足，本發(fā)明提供一種氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的制備方法，利用水熱法制備該樣品，可制備得到均一度高、分散性好等特點，且在光催化、儲能器件和傳感器等領域有較好應用前景的復合材料。

本發(fā)明采用的技術方案步驟如下：

第一步：用去離子水溶解一水乙酸銅，得到溶液A；

第二步：使用hummers法將石墨制備成氧化石墨烯溶液；

第三步：將氧化石墨烯溶液逐滴滴入到溶液A中，磁力攪拌得到溶液B；

第四步：將氫氧化鈉溶于去離子水，將其逐滴加入到溶液B，之后再次磁力攪拌獲得溶液C；

第五步：將葡萄糖溶于去離子水，將其逐滴加入到溶液C，加入葡萄糖溶液的過程中使用玻棒進行攪拌，待葡萄糖溶液加完后，繼續(xù)使用玻棒攪拌，獲得混合物D；

第六步：將混合物D轉移至不銹鋼高壓反應釜的聚四氟乙烯內襯中，在100℃反應10小時得到反應混合產物F，待不銹鋼高壓反應釜自然冷卻至室溫后，先除去上層清液后，隨后將反應混合產物F轉移至燒杯中；

第七步：使用去離子水清洗反應產物F，使用pH計檢測清洗后的上清廢液，當上清廢液的pH值達到7時，靜置沉淀除去上清液后得到含水的固體產物G；

第八步：將含水的固體產物G放入真空干燥箱中，60℃干燥24小時，得到干燥的氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料。

所述的葡萄糖與一水乙酸銅的質量之比為3％～9％。

所述的氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯與一水乙酸銅的質量之比為6％。

所述的一水乙酸銅與氫氧化鈉的摩爾比為1∶20。

所述的hummers法制備氧化石墨烯的基本過程是以石墨為原料，使用濃硫酸和高錳酸鉀作為氧化劑，依次加入到石墨中，攪拌6小時后，將去離子水和過氧化氫溶液緩慢依次加入其中，之后分別使用鹽酸和去離子水對樣品進行酸洗和水洗，之后利用超聲波處理樣品，將氧化石墨烯分散于水溶液中，形成氧化石墨烯溶液。

本發(fā)明的有益效果是：

1.使用氧化銅/氧化亞銅/石墨烯這種結構可以形成異質結構，作為光催化劑有利于光生載流子分離和傳輸，減少載流子的復合率，有利于光催化效率的提高。

2.使用氧化銅/氧化亞銅/石墨烯這種結構所形成的界面可以作為鋰鈉電池負極材料的離子傳輸通道，同時可以增強鋰鈉電池的循環(huán)穩(wěn)定性；并且，由于該復合材料中包含了石墨烯材料，因此可以提高電池工作過程中的導電性能。

3.使用水熱法制備該樣品，其樣品具有結晶性好，樣品均一度高等特點，并且工藝簡單，此實驗的可重復性好。

附圖說明

圖1是實施例1所得的氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的XRD圖譜。

圖2是實施例1所得的氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的掃描電鏡照片。

圖3是實施例2所得的氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的XRD圖譜。

圖4是實施例2所得的氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的掃描電鏡照片。

圖5是實施例3所得的氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的XRD圖譜。

圖6是實施例3所得的氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的掃描電鏡照片。

具體實施方式

使用hummers法制備氧化石墨烯的方法是：將0.8g的石墨緩慢放入50mL質量分數(shù)98％的濃硫酸中，使用玻棒充分攪拌之后將4g高錳酸鉀分10次加入，每次加入后需用玻棒攪拌30秒，之后樣品使用磁力攪拌器攪拌6小時，待6小時的攪拌完成后，將100mL去離子水緩慢滴入正在磁力攪拌的樣品中，之后再將4mL質量分數(shù)為30％的過氧化氫溶液緩慢滴入正在磁力攪拌的樣品中，然后將樣品使用超聲波處理30分鐘；使用質量分數(shù)為9％的稀鹽酸溶液洗滌樣品，之后對樣品離心處理，此過程重復3次；使用去離子水洗滌樣品，之后對樣品離心處理，此過程重復3次；之后對樣品使用超聲波處理15分鐘，待其冷卻后，取單位質量的樣品進行干燥，可計算得到氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯的質量分數(shù)。

實施例1：

將833mg一水乙酸銅溶解于25mL去離子水中，磁力攪拌10分鐘，之后在乙酸銅溶液中加入含有50mg氧化石墨烯的溶液，繼續(xù)磁力攪拌10小時；將3.331g氫氧化鈉溶于15mL去離子水，攪拌10分鐘，之后將其加入乙酸銅和氧化石墨烯的混合溶液中，磁力攪拌1小時，將25mg的葡萄糖溶解于15mL的去離子水得到葡萄糖溶液，將葡萄糖溶液加入到上述混合溶液，之后攪拌1分鐘，然后將其轉移至100mL不銹鋼高壓反應釜的聚四氟乙烯內襯，使用鼓風干燥箱內在100℃下保溫10小時，之后使其自然冷卻至室溫，取出樣品，使用去離子水水洗滌樣品多次，直至洗滌后的廢液的pH為中性時，將固體送入真空干燥箱在真空的條件下以60℃2干燥12小時，之后得到了氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料。圖1是該氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的XRD圖譜，該圖譜中的一部分特征峰與氧化銅的標準卡片的特征峰吻合，該圖譜中的另一部分特征峰與氧化亞銅的標準卡片的特征峰吻合，實施例1所合成樣品的物相為氧化銅和氧化亞銅的混合相。圖2是該氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的掃描電鏡圖，電鏡圖片顯示該材料的微觀形貌為棒狀和球狀的混合物。

實施例2：

將833mg一水乙酸銅溶解于25mL去離子水中，磁力攪拌10分鐘，之后在乙酸銅溶液中加入含有50mg氧化石墨烯的溶液，繼續(xù)磁力攪拌10小時；將3.331g氫氧化鈉溶于15mL去離子水，攪拌10分鐘，之后將其加入乙酸銅和氧化石墨烯的混合溶液中，磁力攪拌1小時，將50mg的葡萄糖溶解于15mL的去離子水得到葡萄糖溶液，將葡萄糖溶液加入到上述混合溶液，之后攪拌1分鐘，然后將其轉移至100mL不銹鋼高壓反應釜的聚四氟乙烯內襯，使用鼓風干燥箱內在100℃下保溫10小時，之后使其自然冷卻至室溫，取出樣品，使用去離子水水洗滌樣品多次，直至洗滌后的廢液的pH為中性時，將固體送入真空干燥箱在真空的條件下以60℃干燥12小時，之后得到了氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料。圖3是該氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的XRD圖譜，該圖譜中的一部分特征峰與氧化銅的標準卡片的特征峰吻合，該圖譜中的另一部分特征峰與氧化亞銅的標準卡片的特征峰吻合，實施例2所合成樣品的物相為氧化銅和氧化亞銅的混合相。圖4是該氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的掃描電鏡圖，電鏡圖片顯示該材料的微觀形貌為橢球形的微觀顆粒。

實施例3：

將833mg一水乙酸銅溶解于25mL去離子水中，磁力攪拌10分鐘，之后在乙酸銅溶液中加入含有50mg氧化石墨烯的溶液，繼續(xù)磁力攪拌10小時；將3.331g氫氧化鈉溶于15mL去離子水，攪拌10分鐘，之后將其加入乙酸銅和氧化石墨烯的混合溶液中，磁力攪拌1小時，將75mg的葡萄糖溶解于15mL的去離子水得到葡萄糖溶液，將葡萄糖溶液加入到上述混合溶液，之后攪拌1分鐘，然后將其轉移至100mL不銹鋼高壓反應釜的聚四氟乙烯內襯，使用鼓風干燥箱內在100℃下保溫10小時，之后使其自然冷卻至室溫，取出樣品，使用去離子水水洗滌樣品多次，直至洗滌后的廢液的pH為中性時，將固體送入真空干燥箱在真空的條件下以60℃干燥12小時，之后得到了氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料。圖5是該氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的XRD圖譜，該圖譜中的一部分特征峰與氧化銅的標準卡片的特征峰吻合，該圖譜中的另一部分特征峰與氧化亞銅的標準卡片的特征峰吻合，實施例3所合成樣品的物相為氧化銅和氧化亞銅的混合相。圖6是該氧化銅/氧化亞銅/石墨烯納米復合材料的掃描電鏡圖，電鏡圖片顯示該材料的微觀形貌為橢球形和球形混合的微觀顆粒。