一种银/还原石墨烯纳米复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于新材料及其制备技术领域，具体涉及一种银/还原石墨稀纳米复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]纳米材料是近几十年的研究热潮，贵金属材料(Au和Ag等)因其在声、光、电和催化方面独特的优良性能，而成为各个领域的研究热点。其中银纳米材料，凭借其良好的导电性、化学稳定性、高塑性和抗氧化性等优良的特点，在化学催化、能源、电子、生物抗菌等方面有着广阔的应用。石墨烯碳材料由于它较大的比表面积，优良的机械性能以及超凡的电子传导能力，在电池电极、光催化、传感器以及生物化学方面有巨大的应用前景。将贵金属纳米材料负载在石墨稀上，可以有效提高材料的化学稳定性和催化性能。近年来，银与石墨烯复合材料的研究也成为一个热点。
[0003]文献I (Shen.J et al.Journal of Materials Chemistry., 2011, 21, 7795)将硝酸银溶解在1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体和水的混合溶液中，在氧化石墨溶液中加入抗坏血酸和氨水，超声处理石墨溶液0.5h后再剧烈搅拌lh，两种溶液混合后利用一步水热法在160°C下反应4小时得到了纳米银与石墨烯的复合材料。该文献所述的实验方法所用反应温度较高，能耗较大，同时用到了有机离子液体，对于环境会产生一定的影响。
[0004]文献2(Lu.L et al.Advanced Materials.，2013，25，1270-1274)将银氨溶液和氧化石墨溶液混合，利用水合肼首先还原制得银纳米颗粒。提高体系温度到95°C反应一夜，还原得到还原石墨烯。该文献所述的实验方法采用强还原剂水合肼对银纳米颗粒和氧化石墨分步进行还原，试剂毒性较大，反应时间长，又不利于银颗粒形貌的控制。
[0005]文献3 (R.Pasricha et al.Small.，2009，20，5，2253-2259)用将硫酸银溶液和氧化石墨混合，利用氢氧化钾提供碱性条件，反应结束后接着用水合肼处理24h得到银/还原石墨复合材料。这种方法得到石墨烯还原度比较差，需要经过二次还原反应，增加了反应的时间和反应的难度。同时银颗粒在还原石墨烯表面的负载不均匀，负载量较少，这样会降低材料的应用价值。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种银/还原石墨烯纳米复合材料的制备方法，所述方法简单，条件温和，无任何还原试剂，是一种绿色环境友好型技术。
[0007]实现本发明的技术方案是:
[0008]本发明的银/还原石墨烯纳米复合材料的制备方法包括以下步骤:
[0009]I)配置氧化石墨悬浮液:将氧化石墨超声分散于去离子水/无水乙醇混合溶液中；
[0010]2)配置混合溶液:向氧化石墨悬浮液中滴加氨水，将一定量固体硝酸银溶液超声分散于氧化石墨悬浮液中，向其中滴加配置好的氢氧化钠溶液，超声分散。
[0011]3)水热反应反应得到银/还原石墨稀纳米复合材料；
[0012]步骤I)所述氧化石墨混合溶液中氧化石墨与溶液的质量比为1: (1228?1283)，所述混合液去离子水与无水乙醇体积比为1: (2?4);
[0013]步骤2)所述的氨水浓度为25%，用量为0.05?0.1mL ；
[0014]步骤2)所述的氧化石墨与硝酸银的质量比为1: (4.225?16.900);
[0015]步骤2)所述氢氧化钠溶液的浓度为I?2mol/L，用量为10?20mL，超声分散的时间为0.5h ;
[0016]步骤3)溶剂热反应温度为100?120°C，反应时间为6?10h。
[0017]与现有技术相比，本发明技术的主要优点体现在:
[0018]1、采取了简单的一步溶剂热反应法制备复合粒子，未使用还原试剂，无任何表面活性剂，是一种绿色友好的方法。
[0019]2、氧化石墨和硝酸银在体系中同时被还原，得到的银颗粒尺寸在10?50nm范围内，均匀地分布在石墨烯表面。
[0020]3、实验的流程简单，反应时间短。以还原石墨烯作为支撑材料，利用其较大的比表面积，增强了银纳米粒子的化学稳定性。
【附图说明】
[0021]图1是本发明实施例1所制备的银/还原石墨烯复合材料的透射电镜图。
[0022]图2是本发明实施例1所制备的银/还原石墨烯复合材料的XRD图。
[0023]图3是本发明实施例1所制备的银/还原石墨烯复合材料的拉曼散射图。
[0024]图4是本发明实施例1所制备的银/还原石墨烯复合材料的XPS图。
具体实施例
[0025]为了更好地理解本发明，下面通过具体的实施例来具体说明本发明的技术方案。
[0026]实施例1
[0027](I)称取0.02g氧化石墨，将其溶解在1mL去离子水和20mL无水乙醇组成的混合溶液中，超声分散30min，形成氧化石墨悬浮液。
[0028](2)向悬浮液中滴加0.05mL的25%的氨水，将0.169g固体硝酸银加入氧化石墨溶液中，超声处理lOmin。磁力搅拌下向其中滴加1mL的2mol/L的氢氧化钠溶液。超声分散 30min。
[0029](3)将反应体系转入到聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，120°C反应6小时。得到的溶液使用高转速离心机10000r/min离心分离，用乙醇和水洗分别洗三次，然后在40°C下真空干燥3h，得到产物。
[0030]图1是实施例1的TEM图，由图1可见银纳米颗粒均匀地负载于还原石墨烯表面。
[0031]图2是实施例1的XRD图，由图可知氧化石墨被还原为还原石墨烯，还原度较好。立方相银的特征峰证明银颗粒存在于复合物中。
[0032]图3是实施例1的Raman图，由图可见氧化石墨被还原了。
[0033]图4是实施例1的XPS图，由图可见C、0、Ag的特征峰，O元素含量的减少，证明了氧化石墨的还原。
[0034]实施例2
[0035](I)称取0.02g氧化石墨将其溶解在5mL去离子水和25mL无水乙醇组成的混合溶液中，超声分散30min，形成氧化石墨悬浮液。
[0036](2)向悬浮液中滴加0.05mL的25%的氨水，将0.0845g固体硝酸银加入氧化石墨溶液中，超声处理lOmin。磁力搅拌下向混合溶液中滴加15mL的lmol/L的氢氧化钠溶液，超声分散30min。
[0037](3)将反应体系转入到聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，120°C反应10小时。得到的溶液使用高转速离心机10000r/min离心分离，用乙醇和水洗分别洗三次，然后在40°C下真空干燥3h，得到产物。
[0038]实施例3
[0039](I)称取0.02g氧化石墨溶解在1mL去离子水和20mL无水乙醇组成的混合溶液中，超声30min形成氧化石墨悬浮液。
[0040](2)向悬浮液中滴加0.0lmL的25%的氨水，将0.338g固体硝酸银加入氧化石墨溶液中，超声处理lOmin。磁力搅拌下向混合溶液中滴加20mL的2mol/L的氢氧化钠溶液，超声分散30min。
[0041](3)将反应体系转入到聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，100°C反应8小时。得到的溶液使用高转速离心机10000r/min离心分离，用乙醇和水洗分别洗三次，然后在40°C下真空干燥3h，得到产物。
[0042]上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种银/还原石墨稀纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法是不引入还原试剂，在碱性条件下同时还原硝酸银和氧化石墨，得到银/还原石墨烯纳米复合材料；具体包括以下步骤: (1)制备氧化石墨混合悬浮液:将氧化石墨粉超声分散于去离子水/无水乙醇的混合溶液中，形成悬浮液； (2)制备硝酸银/氧化石墨混合溶液:向氧化石墨混合液中滴加氨水，将固体硝酸银溶解于混合溶液中，超声分散，配置氢氧化钠溶液，将氢氧化钠溶液滴加到硝酸银/氧化石墨混合溶液中，形成混合溶液。 (3)水热法制备银/还原石墨烯纳米复合材料:混合溶液转移到水热反应釜中，经过水热反应生成银/还原石墨稀纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的银/还原石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氧化石墨混合溶液中氧化石墨与溶液的质量比为1:(1228?1283)，所述混合液去离子水与无水乙醇体积比为1: (2?4)。3.根据权利要求1所述的银/还原石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的氨水浓度为25%，用量为0.05?0.1mLo4.根据权利要求1所述的银/还原石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的氧化石墨与硝酸银的质量比为I: (4.225?16.900)。5.根据权利要求1所述的银/还原石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述氢氧化钠溶液的浓度为I?2mol/L，用量为10?20mL，超声分散的时间为0.5h。6.根据权利要求1所述的银/还原石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)溶剂热反应温度为100?120°C，反应时间为6?10h。
【专利摘要】本发明公开一种银/还原石墨烯纳米复合材料的制备方法，该材料的制备方法：以氧化石墨和硝酸银为前驱体溶液，以氢氧化钠为反应物，用水热法制备得到银/还原石墨烯纳米复合材料。氧化石墨和硝酸银在水热反应体系中同时被还原，纳米银颗粒均匀分散于还原石墨烯片层表面。本发明制备工艺简单，成本低廉，试剂毒性低，没有引入还原剂，反应条件温和，是一种高效的绿色环保制备技术。该材料在生物抗菌、电极材料以及检测材料领域具有潜在应用价值。
【IPC分类】B82Y40/00, B22F9/24, B22F1/00, B82Y30/00
【公开号】CN105618779
【申请号】CN201410626243
【发明人】姜炜, 赵扬, 张宁, 周帅, 钟素婷, 陆月, 张娜
【申请人】南京理工大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年11月7日