一種納米銀修飾石墨烯的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米銀修飾石墨烯的方法，其步驟為：一、將石墨烯加入水中，超聲處理；二、將氫氧化鈉水溶液加入到硝酸銀水溶液中，邊攪拌邊滴入氨水直至溶液澄清，得到銀氨溶液；三、將酒石酸和葡萄糖混合溶于水中，攪拌溶解；四、將步驟三中的溶液加熱，再冷卻至室溫；五、將乙醇加入步驟四中的溶液，攪拌混勻；六、將步驟二和步驟五所配置的溶液先后加入步驟一所制備的溶液中，超聲條件下反應；七、將步驟六得到的產(chǎn)物進行抽濾處理，并使用乙醇和水交替洗滌，烘干，得到納米銀修飾石墨烯。本發(fā)明反應原料簡單易得，反應條件溫和，效率高，產(chǎn)物性能穩(wěn)定，利于擴大生產(chǎn)；所用石墨烯結(jié)構(gòu)完整，表面官能團少，更利于石墨烯表面的納米銀修飾。
【專利說明】一種納米銀修飾石墨烯的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料表面改性【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種納米銀修飾石墨烯的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯(Graphene)是一種具有平面六邊形點陣結(jié)構(gòu)的二維碳原子晶體，可以看作是一層被剝離的石墨分子，其厚度為單層原子厚度。石墨烯的基本結(jié)構(gòu)單元為穩(wěn)定的碳六元環(huán)，具有非常優(yōu)異的化學穩(wěn)定性，是目前最理想的二維納米材料。石墨烯有著極佳的導熱導電性能和優(yōu)異的電學性能；同時石墨烯的比表面積很大，故而在作為超級電容器電極材料時，可以得到較高的雙電層電容；石墨烯上還能進行各種功能化的化學修飾，使其在高聚物中的摻雜非常成功，以上均都使得石墨烯成為研究的熱點。
[0003]納米銀粒子的物理化學穩(wěn)定性非常優(yōu)異，優(yōu)異的導電性和同樣巨大的比表面積使得納米銀粒子在生物醫(yī)藥、電化學領(lǐng)域、催化工藝方面都有著極其巨大的前景。石墨烯與納米銀顆粒的比表面積巨大的優(yōu)勢以及良好的導電性能，使其作為超級電容器電極材料時，可以得到更高的雙電層電容。納米銀修飾后的石墨烯上還能進行各種功能化的化學修飾，使其成功在高聚物中的摻雜，尤其是各種導電聚合物中，成為更好的電極材料。納米銀的修飾，減少了石墨烯片層以及納米銀粒子自身的團聚現(xiàn)象，使得其分散性有所提升，可以對石墨烯表面的納米銀粒子吸附位點數(shù)目進行控制，起到控制后續(xù)反應的基點的作用。
[0004]CN103639421A公開了“一種高電導率的石墨烯/銀納米復合材料的制備方法”,用氨水和水合肼作為還原劑在90± 10°C同時還原硝酸銀和氧化石墨烯制備復合材料。此方法中氧化石墨烯和硝酸銀同時作為氧化劑，存在對還原劑的競爭關(guān)系，不如單一還原的效果好。
[0005]CN103590089A公開了“一種石墨烯/銀復合材料的制備方法”，將添加的銀離子吸附到液相超聲剝離的石墨烯上，再采用電泳沉積法制備出石墨烯/銀復合材料。此方法采用電泳沉積法制備石墨烯/銀復合材料，只能在導電基體上沉積作為電化學材料，難以得到單獨的產(chǎn)物用于其他領(lǐng)域。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種簡單高效，實驗條件溫和，且應用廣泛的納米銀修飾石墨烯的方法。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]一種納米銀修飾石墨烯的方法，具體是通過下述步驟實現(xiàn)的:
[0009]一、將石墨烯加入水中，超聲處理2?4h得到分散液，其中石墨烯與水的比例為I ?3g:1L0
[0010]二、將I?5wt.%氫氧化鈉水溶液加入到I?1wt.%硝酸銀水溶液中，邊攪拌邊滴入I?5wt.%氨水直至溶液澄清，得到銀氨溶液。其中硝酸銀與氫氧化鈉的質(zhì)量比為I: 0.4 ?I。
[0011]三、將酒石酸和葡萄糖混合溶于水中，攪拌溶解。其中，酒石酸、葡萄糖和水的質(zhì)量比為 1: 9 ?13: 200 ?300。
[0012]四、將步驟三中的溶液加熱至110?130°C，恒溫10?30min，再冷卻至室溫。
[0013]五、將乙醇加入步驟四中的溶液，攪拌混勻，其中乙醇與溶液的體積比為1: 8?12。
[0014]六、將步驟二和步驟五所配置的溶液先后加入步驟一所制備的溶液中，超聲條件下反應0.5?5min。其中步驟二配置的銀氨溶液與步驟五配置的混合溶液的摩爾比為I: I?1.3，硝酸銀與石墨烯的質(zhì)量比為1: 0.1?2。
[0015]七、將步驟六得到的產(chǎn)物進行抽濾處理，并使用乙醇和水交替洗滌5?9次，40?60 °C烘干,得到納米銀修飾石墨烯。
[0016]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0017](I)反應原料簡單易得，反應條件溫和，效率高，產(chǎn)物性能穩(wěn)定，利于擴大生產(chǎn)；
[0018](2)所用石墨烯結(jié)構(gòu)完整，表面官能團少，更利于石墨烯表面的納米銀修飾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為【具體實施方式】九所得銀修飾的石墨烯的TEM圖；
[0020]圖2為【具體實施方式】七所得銀修飾的石墨烯的SEM圖；
[0021]圖3為【具體實施方式】九所得銀修飾的石墨烯的TEM圖；
[0022]圖4為【具體實施方式】八所得銀修飾的石墨烯的SEM圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
[0024]【具體實施方式】一:本實施方式提供了一種納米銀修飾石墨烯的方法，具體是通過下述步驟實現(xiàn)的:
[0025]一、將參照201310262842.X “一種發(fā)泡膨脹法制備石墨烯的方法”制備石墨烯，以Ig:1L?3g:1L的石墨烯與水的比例,超聲分散,處理時間2?4h。
[0026]二、將硝酸銀與氫氧化鈉按1: 0.4?I的質(zhì)量比稱量，并配置I?5wt.%氫氧化鈉水溶液和I?1wt.%硝酸銀水溶液,再將二者混合均勻,最后邊攪拌邊滴入I?5wt.%
氨水直至溶液澄清。
[0027]三、將酒石酸、葡萄糖和水按1: 9?13: 200?300的質(zhì)量比混合溶解，攪拌均勻。
[0028]四、將酒石酸和葡萄糖的混合水溶液加熱至110?130°C，恒溫10?30min，再冷卻至室溫。
[0029]五、將乙醇與步驟四中的溶液按1: 8?12的體積比進行攪拌混勻。
[0030]六、將步驟二所配置的混合溶液和步驟五所配置的混合溶液先后加入步驟一所制備的石墨烯分散溶液中，超聲條件下反應0.5?5min。其中銀氨溶液與混合溶液的摩爾比為1:1?1.3，硝酸銀與石墨烯的質(zhì)量比為1: 0.1?2。
[0031]七、將步驟六得到的產(chǎn)物進行去雜質(zhì)處理，選擇進行抽濾，抽濾時使用乙醇和水交替洗滌5?9次，40?60°C烘干處理易揮發(fā)的小分子雜質(zhì)，完成了一種納米銀修飾石墨烯的方法。
[0032]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是，步驟二中所述的硝酸銀水溶液的質(zhì)量分數(shù)為2?7%,氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量分數(shù)為2?4%,氨水的質(zhì)量分數(shù)為2?4%，硝酸銀與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1: 0.5?0.8，其它與【具體實施方式】一相同。
[0033]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一、二不同的是，步驟三中所述的酒石酸、葡萄糖和水的質(zhì)量比為1: 10?12: 240?260，其它與【具體實施方式】一、二相同。
[0034]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一?三不同的是，步驟四中所述的加熱溫度為115?125°C,恒溫時間為15?25min,其它與【具體實施方式】一?三相同。
[0035]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一?四不同的是，步驟五中所述的乙醇與混合溶液的體積比為1: 9?11，其它與【具體實施方式】一?四相同。
[0036]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一?五不同的是，步驟六中所述溶液反應時間為I?3min,摩爾比為1: 1.1?1.3,硝酸銀與石墨烯的質(zhì)量比為1: 0.2?I，其它與【具體實施方式】一?五相同。
[0037]【具體實施方式】七:本實施方式提供了一種納米銀修飾石墨烯的方法，具體是通過下述步驟實現(xiàn)的:
[0038]一、將石墨烯加入水中，超聲處理2h得到分散液，其中石墨烯與水的比例為Ig: IL0
[0039]二、將Iwt.%氫氧化鈉水溶液加入到Iwt.%硝酸銀水溶液中，邊攪拌邊滴入Iwt.%氨水直至溶液澄清。其中硝酸銀與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1: 0.4。
[0040]三、將酒石酸和葡萄糖混合溶于水中，攪拌溶解。其中，酒石酸、葡萄糖和水的質(zhì)量比為 1:9: 200。
[0041]四、將步驟三中的溶液加熱至110°C，恒溫lOmin，再冷卻至室溫。
[0042]五、將乙醇加入步驟四中的溶液，攪拌混勻，其中乙醇與溶液的體積比為1: 8。
[0043]六、將步驟二和步驟五所配置的溶液先后加入步驟一所制備的溶液中，超聲條件下反應0.5min。其中步驟二配置的銀氨溶液與步驟五所配置的混合溶液的摩爾比為1: 1，硝酸銀與石墨烯的質(zhì)量比為1: 0.1。
[0044]七、將步驟六得到的產(chǎn)物進行抽濾處理，并使用乙醇和水交替洗滌5次，40°C烘干。所得產(chǎn)物的SEM圖如圖2所示。
[0045]【具體實施方式】八:本實施方式提供了一種納米銀修飾石墨烯的方法，具體是通過下述步驟實現(xiàn)的:
[0046]—、將石墨烯加入水中，超聲處理4h得到分散液，其中石墨烯與水的比例為3g: IL0
[0047]二、將5wt.%氫氧化鈉水溶液加入到1wt.%硝酸銀水溶液中，邊攪拌邊滴入5wt.%氨水直至溶液澄清。其中硝酸銀與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1:1。
[0048]三、將酒石酸和葡萄糖混合溶于水中，攪拌溶解。其中，酒石酸、葡萄糖和水的質(zhì)量比為 1: 13: 300。
[0049]四、將步驟三中的溶液加熱至130°C，恒溫30min，再冷卻至室溫。
[0050]五、將乙醇加入步驟四中的溶液，攪拌混勻，其中乙醇與溶液的體積比為1: 12。
[0051]六、將步驟二和步驟五所配置的溶液先后加入步驟一所制備的溶液中，超聲條件下反應5min。步驟二配置的銀氨溶液與步驟五所配置的混合溶液的摩爾比為1: 1.3，硝酸銀與石墨烯的質(zhì)量比為1: 2。
[0052]七、將步驟六得到的產(chǎn)物進行抽濾處理，并使用乙醇和水交替洗滌9次，60°C烘干。所得產(chǎn)物的SEM圖如圖4所示。
[0053]【具體實施方式】九:本實施方式提供了一種納米銀修飾石墨烯的方法，具體是通過下述步驟實現(xiàn)的:
[0054]一、將石墨烯加入水中，超聲處理3h得到分散液，其中石墨烯與水的比例為2g: IL0
[0055]二、將3wt.%氫氧化鈉水溶液加入到5wt.%硝酸銀水溶液中，邊攪拌邊滴入3wt.%氨水直至溶液澄清。其中硝酸銀與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1: 0.6。
[0056]三、將酒石酸和葡萄糖混合溶于水中，攪拌溶解。其中，酒石酸、葡萄糖和水的質(zhì)量比為 1:11: 250。
[0057]四、將步驟三中的溶液加熱至120°C，恒溫20min，再冷卻至室溫。
[0058]五、將乙醇加入步驟四中的溶液，攪拌混勻，其中乙醇與溶液的體積比為1: 10。
[0059]六、將步驟二和步驟五所配置的溶液先后加入步驟一所制備的溶液中，超聲條件下反應2min。步驟二配置的銀氨溶液與步驟五所配置的混合溶液的摩爾比為1: 1.1，硝酸銀與石墨烯的質(zhì)量比為1:1。
[0060]七、將步驟六得到的產(chǎn)物進行抽濾處理，并使用乙醇和水交替洗滌7次，50°C烘干，完成了一種納米銀修飾石墨烯的方法。所得產(chǎn)物的TEM圖和SEM圖分別如圖1和圖3所示。
[0061]從圖中可以看出，片層狀的物質(zhì)即為石墨烯，顆粒狀的物質(zhì)即為納米銀?？汕宄挠^察到，隨著硝酸銀含量的增加，石墨烯片層上納米銀的顆粒逐漸變多，使得石墨烯裸露出來的表面越發(fā)減少，且納米銀的顆粒逐步增大，團聚越發(fā)明顯。
【權(quán)利要求】
1.一種納米銀修飾石墨烯的方法，其特征在于所述方法步驟如下: 一、將石墨烯加入水中，超聲處理2?4h得到分散液，其中石墨烯與水的比例為I?3g: IL ； 二、將氫氧化鈉水溶液加入到硝酸銀水溶液中，邊攪拌邊滴入氨水直至溶液澄清，得到銀氨溶液，其中硝酸銀與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1: 0.4?I ; 三、將酒石酸和葡萄糖混合溶于水中，攪拌溶解，其中酒石酸、葡萄糖和水的質(zhì)量比為I: 9 ?13: 200 ?300 ; 四、將步驟三中的溶液加熱至110?130°C，恒溫10?30min，再冷卻至室溫； 五、將乙醇加入步驟四中的溶液，攪拌混勻，其中乙醇與溶液的體積比為1: 8?12 ; 六、將步驟二和步驟五所配置的溶液先后加入步驟一所制備的溶液中，超聲條件下反應0.5?5min,其中步驟二配置的銀氨溶液與步驟五配置的混合溶液的摩爾比為1:1?1.3，硝酸銀與石墨烯的質(zhì)量比為1: 0.1?2; 七、將步驟六得到的產(chǎn)物進行抽濾處理，并使用乙醇和水交替洗滌5?9次，40?60°C烘干，得到納米銀修飾石墨烯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀修飾石墨烯的方法，其特征在于步驟二中，硝酸銀水溶液的濃度為I?1wt.%，氫氧化鈉水溶液的濃度為I?5wt.%，氨水的濃度為I?5wt.% ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀修飾石墨烯的方法，其特征在于所述步驟二中，硝酸銀水溶液的濃度為2?7wt.%，氫氧化鈉水溶液的濃度為2?4wt.%，氨水的濃度為2?4wt.% ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀修飾石墨烯的方法，其特征在于所述步驟二中，硝酸銀與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1: 0.5?0.8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀修飾石墨烯的方法，其特征在于所述步驟三中，酒石酸、葡萄糖和水的質(zhì)量比為1: 10?12: 240?260。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀修飾石墨烯的方法，其特征在于所述步驟四中，加熱溫度為115?125°C，恒溫時間為15?25min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀修飾石墨烯的方法，其特征在于所述步驟五中，乙醇與混合溶液的體積比為1: 9?11。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀修飾石墨烯的方法，其特征在于所述步驟六中，反應時間為I?3min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀修飾石墨烯的方法，其特征在于所述步驟六中，步驟二配置的銀氨溶液與步驟五配置的混合溶液的摩爾比為1: 1.1?1.3。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀修飾石墨烯的方法，其特征在于所述步驟六中，硝酸銀與石墨烯的質(zhì)量比為1: 0.2?I。
【文檔編號】B82Y40/00GK104148666SQ201410360213
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月26日
【發(fā)明者】張春華, 廖慶光, 劉雅薇, 朱志琦 申請人:哈爾濱工業(yè)大學