專利名稱：一種單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石墨烯制備領(lǐng)域，是一種單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料制備方法。
背景技術(shù)：
石墨烯自2004年曼徹斯特大學(xué)發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)異的物理性能以來，在物理、化學(xué)等領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。石墨烯作為一種單層碳原子的蜂窩網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以被認為廣泛存在于很多碳基材料中。如石墨可以被看做是石墨烯片層的堆積，雖然在石墨中這些石墨烯片層是通過微弱的分子間力堆積在一起的，這使其可以很容易的進行層間移動，但是這些大量的弱的分子間力使其還是很難彼此完全分離而得到石墨烯片層。自2004年曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)院及俄羅斯微電子研究所的研究人員K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov等發(fā)現(xiàn)石墨烯作為一種單層的碳原子片層可以穩(wěn)定存在于室溫環(huán)境下，并且其具有大的電子空穴密度并且在室溫下的遷移率達到10000cm2/V. S。石墨烯被認為是現(xiàn)在所發(fā)現(xiàn)的最薄及強度最大的材料，Yenny Hernandez, et al，High-yield production of graphene by liquid-phase exfoliation of graphite, nature anotechnology, 3, 563-568, 2008 烯上載流子的遷移率，存在一個零有效質(zhì)量，可以在室溫下傳輸數(shù)微米而無散射。石墨烯可以承受比銅高出6個數(shù)量級的電流密度，有很高的熱導(dǎo)率和硬度，對氣體不透過，并且脆性和延展性適中。電子在石墨烯中的傳輸可以用狄拉克方程描述。由于石墨烯在制備過程中，可以采用化學(xué)途徑進行氧化分離而得到孤立的單層的石墨烯氧化片層，其邊緣或者表面會有環(huán)氧或羥基或羧基存在，這就為化學(xué)修飾提供了便利。石墨烯或石墨烯氧化物與金屬或金屬氧化物的復(fù)合材料已經(jīng)被用于吸波材料， 燃料電池領(lǐng)域，半導(dǎo)體摻雜，催化劑；作為催化劑材料，在以下文獻中有描述=Titelman, G. I. , et al, USSR Patent SU 1806005, 1993 ；Kyotani, Τ. et al, A. Tanso 1993， 160. Mastalir, A ‘ . et al, Carbon 2008，46，1631-1637. Mastalir，A ' . ；Notheisz, F. et al.Appl. Catal. , A 1996,144,237-248.Gil M.Scheuermann, et al.Palladium Nanoparticles on Graphite Oxide and Its Functionalized Graphene Derivatives as Highly Active Catalysts for the Suzuki-Miyaura Coupling Reaction, J. AM. CHEM. S0C. XXX. X其他的類似的制備方法有ChaoXu, Xin Wang, Junwu Zhu. Graphene-Metal Particle Nanocomposites. J. Phys. Chem. C 2008,112,19841-19845. Ryan Muszynski, Brian Seger, and Prashant V. Kamat. Decorating Graphene Sheets with Gold Nanoparticles J. Phys. Chem. C, Vol. 112，No.14，2008，255-265。

發(fā)明內(nèi)容
4
本發(fā)明的一個目的是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料方法繁瑣，需要專用設(shè)備，無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等問題，提供一種簡單高效的單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個技術(shù)方案提供了一種單原子厚度石墨烯氧化物/ 納米金顆粒復(fù)合材料制備方法1)對所獲得的石墨烯氧化物進行?；磻?yīng)；2)?；磻?yīng)的石墨烯氧化物與氯金酸溶液進行反應(yīng)；幻調(diào)節(jié)ph值，對沉淀進行過濾，得到石墨烯氧化物/金納米顆粒復(fù)合物材料。更進一步地說，一種單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料制備方法， 該方法包括如下步驟(1)石墨烯進行?；磻?yīng)在石墨烯氧化物中加入溶劑，然后加入反應(yīng)試劑，在保護性氮氣的條件下調(diào)整反應(yīng)溫度為50-85攝氏度，攪拌，使用油浴進行回流，回流時間為 l-24h,回流后，進行減壓蒸餾處理；(2)將氯金酸的THF溶液加入到上述的單原子片層石墨烯氧化物的功能化溶液中，然后進行攪拌反應(yīng)，溫度為50-65攝氏度；(3)調(diào)節(jié)Ph值，得到混合物溶液沉淀，對此沉淀進行過濾，得到石墨烯氧化物/金納米顆粒復(fù)合物材料。步驟(1)中所述溶劑為N，N-二甲基甲酰胺DMF和/或四氫呋喃THF和/或 N，N”-二甲基乙酰胺中的任意一種或多種，加入量為10-250ml/份，反應(yīng)試劑包括氯化亞砜，三氯氧磷，五氯化磷，草酰氯，光氣，雙光氣，三光氣中的任意一種或多種，加入量為 40-100g/份；所述步驟O)中，使用0. OOlM的氯金酸的THF溶液加入到上述的單層石墨烯功能化片層溶液中，氯金酸和單原子層石墨烯氧化物的質(zhì)量比為1 15。所述步驟(3)中 Ph值的調(diào)節(jié)是通過氨水進行調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)后的ph值為8-10。更優(yōu)選方案所述步驟(1)中是取IOOmg的單片層石墨烯氧化物粉末，溶于15ml 的DMF中。所述的每份針對石墨烯氧化物來講，每份是0. lg。所述石墨烯氧化物制備方法步驟如下(1. 1)對石墨進行氧化將50_150ml的強酸與l_10g硝酸鹽的混合物加入反應(yīng)器中，加入IOg石墨，在冰浴狀態(tài)下，用強氧化劑氧化，氧化后加入150-300ml去離子水后加熱溶液到100°C并保溫0. 5-2h ；撤去水浴，對反應(yīng)物進行攪拌，使反應(yīng)在室溫下進行M_%h， 反應(yīng)結(jié)束后，混合物被加入到0. 5-4L的去離子水中；(1. 2)將氧化后的石墨氧化物進行超聲剝離對以上溶液進行使用^kHz-59kHz 頻率，500W功率超聲處理，處理時間為5-60min ；(1. 3)對獲得的石墨烯氧化物溶膠進行去離子化利用透析袋對石墨烯氧化物溶膠在攪拌條件下進行滲析，每池換一次去離子水，此過程持續(xù)時間為2-24h ；(1. 4)對獲得的石墨烯氧化物進行ph值調(diào)節(jié)使用氨水、氫氧化鈉或碳酸鈉的水溶液進行Ph值調(diào)節(jié)，ph值調(diào)節(jié)至6-11 ；(1. 5)對獲得的單原子片層石墨烯氧化物進行洗滌過濾對此濾餅進行真空干燥，干燥溫度為15-120攝氏度，干燥10-24h;對獲得的石墨烯氧化物單原子片層進行干燥球磨球磨是使用行星式球磨，球磨速率為450轉(zhuǎn)/分，使用氮氣保護，球磨時間為10-30min，得到單原子厚度石墨烯氧化物粉末固體。所述石墨為酸性可膨脹或酸性石墨；所述強酸為濃硫酸、濃硝酸和高氯酸；所述硝酸鹽為硝酸鉀，硝酸鈉；所述強氧化劑為高錳酸鉀，高氯酸鉀，強氧化劑的用量為2-25g ； 所述步驟(1. 1)中加入原料石墨前需要將反應(yīng)器內(nèi)的溶液冰浴冷卻15min，然后加入石墨到混合液中，高速攪拌；加入強氧化劑時需要在Ih內(nèi)加入經(jīng)過200目篩的強氧化劑粉末，要求小份量逐次加入以保證混合均勻；加入完成后，撤去冰??；緩慢加入150-300ml的去離子水后，對溶液進行加熱，使溶液溫度升高到100，保持0. 5-2h ；所述(1. 2)步驟中，將氧化后的石墨烯氧化物進行超聲波剝離的步驟如下對以上溶液進行使用^kHz-59kHz頻率，500W功率超聲處理，處理時間為5_60min ；所述步驟(1.3)對石墨烯氧化物進行的去離子化是使用截留分子量為 12000-14000的半透膜進行的，將此半透膜對上述石墨烯氧化物溶膠在攪拌條件下進行滲析，此過程持續(xù)時間為214h，過程結(jié)束時，此石墨烯氧化物溶膠的ph值約為6. 5-8 ；所述步驟(1. 4)，對石墨烯氧化物溶膠進行的ph值的調(diào)節(jié)，是使用質(zhì)量分數(shù)為 20-30%氨水，0. 5-1. Omol/L的氫氧化鈉水溶液，或0. 5-2. Omol/L的碳酸鈉水溶液進行的， 調(diào)節(jié)后的石墨烯氧化物的Ph值為6. 2-9 ；所述步驟(1. 石墨烯氧化物溶液進行過濾后，得到濾餅，對此濾餅進行真空干燥，干燥溫度為60-80攝氏度；對獲得的石墨烯氧化物進行干燥球磨，球磨使用行星式球磨，球磨速率為450轉(zhuǎn)/分，使用氮氣保護，球磨時間為15-25min，得到單原子厚度的石墨烯氧化物粉末固體。還包括稀釋處理步驟，所述稀釋處理步驟位于步驟(1.4) 后步驟(1. 前，對經(jīng)步驟(1.4)處理后所得的石墨烯氧化物溶膠進行稀釋，稀釋比例為1 30-1 200;所述的稀釋是用水進行的，所述的稀釋比例是指稀釋到原濃度的 1/30-1/200。同時對上述的溶液進行超聲處理，超聲處理時間為5-30mi。此時，得到一定濃度的單原子層的石墨烯氧化物納米片層水溶液。有益效果本發(fā)明經(jīng)過大量的試驗，總結(jié)出一套行之有效的制備方法，本方法可以較大的節(jié)約濃酸的使用量，與傳統(tǒng)化學(xué)方法相比，可以節(jié)約濃酸的使用量50%。特殊優(yōu)選的例子里， 濃硫酸的使用量減少50 %。適合工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明利用易得廉價的市售酸性可膨脹石墨通過氧化還原的方法來制備石墨烯氧化物具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，同時運用此方法制得的石墨烯氧化物產(chǎn)率高，并且制得的單原子厚度的氧化石墨烯片層上還含有大量的活性基團如羥基、羧基和環(huán)氧基等，具有良好的化學(xué)活性，易于進行化學(xué)修飾，嫁接各種官能團，通過本發(fā)明方法制備的單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料。碳納米管負載納米粒子的復(fù)合物已在催化、納米電子學(xué)、光學(xué)、生物技術(shù)等方面展示了潛在的應(yīng)用性能，與碳納米管相比，石墨烯具有更高的機械強度，較大的比表面積，便捷的表面處理以及低廉的制備成本，使得石墨烯成為了納米粒子的潛在載體。同時由于石墨烯特殊的電子、光學(xué)等性能，也使得石墨烯納米粒子復(fù)合物在催化、生物傳感器、光譜學(xué)、能量存儲等領(lǐng)域展現(xiàn)出許多優(yōu)異的性能和潛在的應(yīng)用。 在文章 Enhanced Electrocatalytic Activity of Pt Subnanoclusters on Graphene Nanosheet Surface中^o E等人在石墨烯的表面上負載了具有特殊電子結(jié)構(gòu)的亞納米Pt 簇，而這一復(fù)合物對甲醇氧化具有很好的催化活性。文章!Palladium nanoparticles ongraphite oxide and its functionalized graphene derivatives as highly active catalysts for the suzuki-miyaura coupling reaction 中 Mulhaupt R 等人禾丨J用乙酸把與水相中氧化石墨烯進行離子交換，然后再利用氫氣進行還原，可以獲得石墨烯一 Pd納米粒子復(fù)合物，與其他碳材料負載納米Pd粒子復(fù)合物相比，石墨烯-Pd納米粒子復(fù)合物在 Suzuki-Miyaura耦合化學(xué)合成中具有非常高的催化活性，其單位時間分子轉(zhuǎn)化頻率值達到了 sgoooh-1。石墨烯復(fù)合納米粒子在能源方面也有著潛在的應(yīng)用前景。以石墨烯膜為電極材料在鋰電池中具有很好的放電容量(680mAh/g)，但是其充放電的循環(huán)性比較差，第二次的放電容量只能達到首次放電容量的15% (86mAh/g)，但在乙二醇中機械混合石墨烯和SnA 納米粒子，制備出的復(fù)合物具有非常好的電池容量，其第二次放電容量也能達到860mAh/g， 經(jīng)過30次的充放電循環(huán)后，仍然具有較好的比容量。除了負載SnA外，通過TiCL3的水解和高溫?zé)崽幚碇苽涑龅氖┴撦d不同晶型TiO2復(fù)合物，具有較高的存儲容量，而且通過比較石墨烯和碳納米管負載TW2發(fā)現(xiàn)，石墨烯TW2復(fù)合物具有更好的充放電性質(zhì)。


圖1是本發(fā)明流程示意圖；圖2是單原子片層石墨烯氧化物TEM照片。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例來進一步說明本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。實施例1 如制備過程流程圖1所述，首先對酸化可膨脹石墨進行氧化，是通過以下步驟進行的1將100ml強的濃硫酸加入到燒瓶中，燒瓶中放有磁轉(zhuǎn)子。燒瓶被冰浴。2濃酸被攪拌然后冰浴冷卻15min，然后加入20g酸化可膨脹石墨到濃酸中，高速攪拌。3在Ih內(nèi)加入 15g—定粒度的高錳酸鉀粉末，加入過程需要緩慢，避免發(fā)生劇烈升溫，控制加入速度，保持燒杯內(nèi)液體溫度不超過;TC。4高錳酸鉀加入完成后，撤去冰浴。5緩慢加入400ml的去離子水，對溶液進行加熱，使溶液溫度升高到100°C。保持0.5-池。6撤去水浴，對反應(yīng)物進行攪拌，使反應(yīng)在室溫下進行Mh。7反應(yīng)結(jié)束后，混合物被加入到0.5L的去離子水中。然后，將氧化后的石墨烯氧化物進行超聲波剝離，對以上溶液進行使用50KHz頻率，500W功率超聲處理，處理時間為15min。然后，對石墨烯氧化物進行的去離子化是使用一種半透膜進行的，將此半透膜使用一種方法將上述的石墨烯氧化物溶膠和2L去離子水進行分離，然后在攪拌條件下進行滲析，此過程持續(xù)時間為池，過程結(jié)束時，此石墨烯氧化物溶膠的Ph值約為6. 1。使用碳酸鈉的5%濃度的水溶液調(diào)節(jié)溶膠的ph值。調(diào)節(jié)后的石墨烯氧化物的ph值為10。然后對上述石墨烯氧化物溶膠進行稀釋，稀釋比例為1 80。同時對上述的溶液進行超聲處理，超聲處理時間為18min。同時，使用粗濾紙對上述的溶液進行過濾。對此濾餅進行真空干燥，干燥溫度為30攝氏度。對獲得的石墨烯氧化物單原子片層進行干燥球磨。球磨使用行星式球磨，球磨速率為450轉(zhuǎn)/分，使用氮氣保護，球磨時間為lOmin，過篩， 得到粒徑在60微米以下的單原子層石墨烯氧化物粉末固體。如附圖1所述，對干燥后的單原子片層石墨烯氧化物進行功能化的處理，使用一
7種或多種試劑與所得到的單原子片層的石墨烯溶液進行?；磻?yīng)，從而得到一種石墨烯單原子片層的?；δ苄灾虚g產(chǎn)物。如取IOOmg的單片層石墨烯氧化物粉末，溶于15ml 的DMF中。然后加入40ml氯化亞砜或50g三氯化磷對上述單原子層石墨烯氧化物進行功能化，反應(yīng)溫度是85攝氏度，攪拌，通入保護性氮氣，使用油浴進行回流。回流時間為Mh。 回流后，減壓蒸餾剩余的酰氯化試劑。然后，使用0. OOlM的氯金酸的THF溶液加入到上述的單層石墨烯功能化片層溶液中，進行攪拌反應(yīng)，溫度為65攝氏度，氯金酸和單原子層石墨烯氧化物的質(zhì)量比為1 15。然后，調(diào)節(jié)ph值，得到一混合物溶液沉淀，對此沉淀進行過濾，得到石墨烯氧化物 /金納米顆粒復(fù)合物材料。對此處的Ph值的調(diào)節(jié)是使用濃度為25%的氨水進行的，按照現(xiàn)有技術(shù)的慣例，氨水的濃度是指質(zhì)量濃度。調(diào)節(jié)后的Ph值為10。對產(chǎn)生的沉淀進行過濾處理后，得到所述的單原子片層石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料。實施例2 如制備過程流程圖1所述，首先對酸化可膨脹石墨進行氧化，是通過以下步驟進行的1將50ml強的濃硫酸與濃硝酸1 1比例的混合酸加入到燒瓶中，燒瓶中放有磁轉(zhuǎn)子。燒瓶被冰浴。2濃酸被攪拌然后冰浴冷卻15min，然后加入15g酸化可膨脹石墨到濃酸中，高速攪拌。3在45min內(nèi)緩慢加12g—定粒度的高錳酸鉀粉末，避免發(fā)生劇烈升溫，控制加入速度，保持燒杯內(nèi)液體溫度不超過;TC。4高錳酸鉀加入完成后，撤去冰浴。5緩慢加入400ml的去離子水，對溶液進行加熱，使溶液溫度升高到100°C。保持lh。6撤去水浴，對反應(yīng)物進行攪拌，使反應(yīng)在室溫下進行Mh。7反應(yīng)結(jié)束后，混合物被加入到0. 5L的去離子水中。然后，將氧化后的石墨烯氧化物進行超聲波剝離，對以上溶液進行使用50KHz頻率， 500W功率超聲處理，處理時間為30min。8加入IOOml的H2A到上述溶液中。然后，對石墨烯氧化物進行的去離子化是使用一種半透膜進行的，將此半透膜使用一種方法將上述的石墨烯氧化物溶膠和2L去離子水進行分離，然后在攪拌條件下進行滲析，此過程持續(xù)時間為池，過程結(jié)束時，此石墨烯氧化物溶膠的Ph值約為6. 1。使用碳酸鈉的5%濃度的水溶液進行調(diào)節(jié)溶膠的ph值。調(diào)節(jié)后的石墨烯氧化物的ph值為10。然后對上述石墨烯氧化物溶膠進行稀釋，稀釋比例為1 200。同時對上述的溶液進行超聲處理，超聲處理時間為5-30min。同時，使用粗濾紙對上述的溶液進行過濾。對此濾餅進行真空干燥，干燥溫度為30攝氏度。對獲得的石墨烯氧化物單原子片層進行干燥球磨。球磨使用行星式球磨，球磨速率為450轉(zhuǎn)/分，使用氮氣保護，球磨時間為15min，過篩，得到粒徑在60微米以下的單原子層石墨烯氧化物粉末固體。如附圖1所述，對干燥后的單原子片層石墨烯氧化物進行功能化的處理，優(yōu)選地， 使用一種或多種試劑與所得到的單原子片層的石墨烯溶液進行?；磻?yīng)，從而得到一種石墨烯單原子片層的?；δ苄灾虚g產(chǎn)物。與上述的單原子層的石墨烯進行?；磻?yīng)的試劑為氯化亞砜，DMF為溶劑，取200mg的單片層石墨烯氧化物粉末，溶于25ml的DMF中。 對上述單原子層石墨烯氧化物進行功能化，反應(yīng)溫度是82攝氏度，攪拌，通入保護性氮氣， 使用油浴進行回流。回流時間為Mh?；亓骱螅瑴p壓蒸餾剩余的酰氯化試劑。然后，將一定濃度的氯金酸的THF溶液加入到上述的單原子片層石墨烯氧化物的功能化溶液中，然后進行攪拌反應(yīng)，溫度為65攝氏度。優(yōu)選地，使用0. OOlM的氯金酸的THF 溶液加入到上述的單層石墨烯功能化片層溶液中，氯金酸和單原子層石墨烯氧化物的質(zhì)量比為1 50。然后，調(diào)節(jié)ph值，得到一混合物溶液沉淀，對此沉淀進行過濾，得到石墨烯氧化物 /金納米顆粒復(fù)合物材料。優(yōu)選的對此處的Ph值的調(diào)節(jié)是使用一定濃度的氨水進行的。調(diào)節(jié)后的Ph值為8-10。對產(chǎn)生的沉淀進行過濾處理后，得到所述的單原子片層石墨烯氧化物 /納米金顆粒復(fù)合材料。實施例3 (1)石墨烯進行?；磻?yīng)在石墨烯氧化物中加入溶劑，然后加入反應(yīng)試劑，在保護性氮氣的條件下調(diào)整反應(yīng)溫度為50-85攝氏度，攪拌，使用油浴進行回流，回流時間為 l-24h,回流后，進行減壓蒸餾處理；(2)將氯金酸的THF溶液加入到上述的單原子片層石墨烯氧化物的功能化溶液中，然后進行攪拌反應(yīng)，溫度為50-65攝氏度；(3)調(diào)節(jié)ph值，得到混合物溶液沉淀，對此沉淀進行過濾，得到石墨烯氧化物/金納米顆粒復(fù)合物材料。所用反應(yīng)物及配比同實施例2。實施例4:步驟(1)中中反應(yīng)溫度為85攝氏度，回流時間為Ih ；步驟O)中反應(yīng)溫度為65攝氏度；其余同實施例3。實施例5 步驟(1)中中反應(yīng)溫度為60攝氏度，回流時間為12h ；步驟O)中反應(yīng)溫度為55攝氏度；其余同實施例3。實施例6-12 步驟及操作同實施例3，所用反應(yīng)物及配比如下
權(quán)利要求
1.一種單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料制備方法，其特征在于，1)提供一種石墨烯氧化物，對所得的石墨烯氧化物進行?；磻?yīng)；2)?；磻?yīng)的石墨烯氧化物與氯金酸溶液進行反應(yīng)；幻調(diào)節(jié)ph值，對沉淀進行過濾，得到石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合物材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料制備方法，其特征在于，(1)石墨烯進行?；磻?yīng)在石墨烯氧化物中加入溶劑，然后加入反應(yīng)試劑，在保護性氮氣的條件下調(diào)整反應(yīng)溫度為50-85攝氏度，攪拌，使用油浴進行回流，回流時間為 l-24h,回流后，進行減壓蒸餾處理；(2)將氯金酸的THF溶液加入到上述的單原子片層石墨烯氧化物的功能化溶液中，然后進行攪拌反應(yīng)，溫度為50-65攝氏度；(3)調(diào)節(jié)ph值，得到混合物溶液沉淀，對此沉淀進行過濾，得到石墨烯氧化物/金納米顆粒復(fù)合物材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、DMF、四氫呋喃THF，N，N”_ 二甲基乙酰胺中的任意一種或多種，加入量為10-250ml/份；反應(yīng)試劑包括氯化亞砜，三氯化磷，五氯化磷，草酰氯，光氣，雙光氣，三光氣中的任意一種或多種；加入量為40-100g/份；所述步驟(2)中，使用0. OOlM氯金酸的THF溶液加入到上述的單層石墨烯功能化片層溶液中，氯金酸和單原子層石墨烯氧化物的質(zhì)量比為1 15;所述步驟(3)中ph值的調(diào)節(jié)是通過氨水進行調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)后的ph值為8-10。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中是取IOOmg的單片層石墨烯氧化物粉末，溶于15ml的DMF中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料制備方法，其特征在于，所述石墨烯氧化物制備方法步驟如下(1. 1)對石墨進行氧化將50-150ml的強酸與l_10g硝酸鹽的混合物加入反應(yīng)器中， 加入IOg石墨，在冰浴狀態(tài)下，用強氧化劑氧化，氧化后加入150-300ml去離子水后加熱溶液到10(TC并保溫0. 5-2h ；撤去水浴，對反應(yīng)物進行攪拌，使反應(yīng)在室溫下進行M_%h，反應(yīng)結(jié)束后，混合物被加入到0. 5-4L的去離子水中；(1. 2)將氧化后的石墨氧化物進行超聲剝離對以上溶液使用^kHz-59kHz頻率，500W 功率進行超聲處理，處理時間為5-60min ；(1. 3)對獲得的石墨烯氧化物溶膠進行去離子化利用透析袋對石墨烯氧化物溶膠在攪拌條件下進行滲析，每池換一次去離子水，此過程持續(xù)時間為2-Mh ；(1. 4)對獲得的石墨烯氧化物進行ph值調(diào)節(jié)使用氨水、氫氧化鈉或碳酸鈉的水溶液進行Ph值調(diào)節(jié)，ph值調(diào)節(jié)至6-11 ；(1. 5)對獲得的單原子片層石墨烯氧化物進行洗滌過濾對此濾餅進行真空干燥，干燥溫度為15-120攝氏度，干燥10-24h ；對獲得的石墨烯氧化物單原子片層進行干燥球磨 球磨是使用行星式球磨，球磨速率為450轉(zhuǎn)/分，使用氮氣保護，球磨時間為10-30min，得到單原子厚度石墨烯氧化物粉末固體。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料制備方法，其特征在于，所述石墨為酸性可膨脹或酸性石墨；所述強酸為濃硫酸、濃硝酸和高氯酸；所述硝酸鹽為硝酸鉀，硝酸鈉；所述強氧化劑為高錳酸鉀，高氯酸鉀，強氧化劑的用量為2-25g ； 所述步驟(1. 1)中加入原料石墨前需要將反應(yīng)器內(nèi)的溶液冰浴冷卻15min，然后加入石墨到混合液中，高速攪拌；加入強氧化劑時需要在Ih內(nèi)加入經(jīng)過200目篩的強氧化劑粉末，要求小份量逐次加入以保證混合均勻；加入完成后，撤去冰??；緩慢加入150-300ml的去離子水后，對溶液進行加熱，使溶液溫度升高到100°C，保持0. 5-2h ；所述(1.2)步驟中，將氧化后的石墨烯氧化物進行超聲波剝離的步驟如下對以上溶液進行使用^kHz-59kHz頻率，500W功率超聲處理，處理時間為5_60min ；所述步驟(1. 3)對石墨烯氧化物進行的去離子化是使用截留分子量為12000-14000的半透膜進行的，用此半透膜對上述的石墨烯氧化物溶膠在攪拌條件下進行滲析，此過程持續(xù)時間為214h，過程結(jié)束時，此石墨烯氧化物溶膠的ph值約為6. 5-8 ；所述步驟(1. 4)，對石墨烯氧化物溶膠進行的ph值的調(diào)節(jié)，是使用質(zhì)量分數(shù)為20-30% 氨水，0. 5-1. Omol/L的氫氧化鈉水溶液，或0. 5-2. Omol/L的碳酸鈉水溶液進行的，調(diào)節(jié)后的石墨烯氧化物的Ph值為6. 2-9 ；所述步驟(1. 石墨烯氧化物溶液進行過濾后，得到濾餅，對此濾餅進行真空干燥， 干燥溫度為60-80攝氏度；對獲得的石墨烯氧化物進行干燥球磨，球磨使用行星式球磨，球磨速率為450轉(zhuǎn)/分，使用氮氣保護，球磨時間為15-25min，得到單原子厚度的石墨烯氧化物粉末固體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料制備方法，其特征在于，還包括稀釋處理步驟，所述稀釋處理步驟位于步驟(1.4)后步驟(1. 前，對經(jīng)步驟(1.4)處理后所得的石墨烯氧化物溶膠進行稀釋，比例為1 30-1 200，同時對上述的溶液進行超聲處理，超聲處理時間為5-30min，此時，得到一定濃度的單原子層的石墨烯氧化物納米片層水溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及石墨烯制備領(lǐng)域，是一種單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料制備方法。解決了現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料方法繁瑣，需要專用設(shè)備，無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等問題，提供一種簡單高效的單原子厚度石墨烯氧化物/納米金顆粒復(fù)合材料制備方法1)對所獲得的石墨烯氧化物進行?；磻?yīng)；2)?；磻?yīng)的石墨烯氧化物與氯金酸溶液進行反應(yīng)；3)調(diào)節(jié)pH值，對沉淀進行過濾，得到石墨烯氧化物/金納米顆粒復(fù)合物材料。本發(fā)明方法簡便易行，產(chǎn)率高產(chǎn)量大產(chǎn)品品質(zhì)好，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號B82Y40/00GK102199415SQ201010606540
公開日2011年9月28日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者于美, 劉建華, 劉鵬瑞, 安軍偉, 張冬梅, 朱春婷, 李松梅, 趙升紅, 黃毅 申請人:中國人民解放軍空軍油料研究所, 北京航空航天大學(xué)