一种纳米粒子分散体及其制备工艺的制作方法

本发明涉及纳米材料技术领域，特别是涉及一种纳米粒子分散体及其制备工艺。

背景技术

1-100nm尺寸范围的纳米颗粒与块状材料具有显著不同的性质。由于具有理想的电子，化学，机械和生物性质，纳米颗粒引起了很多关注，在电子、化学、机械、和生物工业方面具有巨大的应用潜力。但是，由于纳米颗粒的高表面积与体积比以及具有的高表面能，实现纳米颗粒分散体的稳定是非常困难的。

石墨烯具有独特的2d单原子层结构和优异的物理性质。石墨烯及其衍生物受到了极大的关注，引起了极大的研究兴趣。它们可以组装成3d石墨烯网络，例如水凝胶，气凝胶和大孔膜。特别地，氧化石墨烯可以通过自组装直接交联到3d框架中。由于在基面上和沿着含有羧基，环氧基和羟基的片边缘具有大的比表面积和丰富的含氧基团，因此可以在3d框架形成期间将多功能纳米组分嵌入3d石墨烯网络中。因此可以使用3d石墨烯网络来实现纳米组分在聚合物基质中均匀分散。

技术实现要素：

基于此，有必要针对当前纳米粒子分散体分散不均匀、稳定性不佳的问题，提供一种纳米粒子分散体及其制备工艺。

一种纳米粒子分散体的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将氧化石墨烯分散于去离子水中形成氧化石墨烯分散液；

(2)将纳米粒子分散于去离子水中形成纳米粒子分散液；

(3)将氧化石墨烯分散液和纳米粒子分散液混合，进行超声分散后得到复合分散液；

(4)将复合分散液的ph调至碱性，然后再次进行超声分散；

(5)将经再次超声分散后的复合分散液导入反应釜内，经热处理得到纳米粒子分散体。

上述纳米粒子分散体的制备工艺，借助氧化石墨烯分散液的性质，将纳米粒子均匀地嵌入到3d石墨烯的孔洞内，同时保持纳米粒子的原有特性。该纳米粒子分散体的制备工艺流程简单，操作方便，成本低廉，适于大规模工业化应用。

在其中一个实施例中，所述步骤(1)中氧化石墨烯分散液的浓度为2～8mg/ml。

在其中一个实施例中，所述步骤(2)中纳米粒子为纳米磨料或纳米金属粒子。

在其中一个实施例中，所述纳米磨料为纳米al2o3、纳米sic、和纳米b4c中的任意一种。

在其中一个实施例中，所述步骤(2)中纳米粒子的粒径为5～200nm。

在其中一个实施例中，所述步骤(2)中纳米粒子分散液的浓度为1～8mg/ml。

在其中一个实施例中，所述步骤(4)中将复合分散液的ph调至10～11。

在其中一个实施例中，所述步骤(5)中热处理的温度为180℃以下，热处理的时间为至少12h。

本发明还涉及一种纳米粒子分散体，所述纳米粒子分散体通过前述任一制备工艺制备得到。

上述纳米粒子分散体，纳米粒子被捕捉进水凝胶中，实现了均匀分散的效果，对于纳米粒子分散体的应用具有显著的促进作用。

附图说明

图1为纯石墨烯水相分散液和纳米al2o3水相分散液的实物图；

图2为本发明实施例1制得的纳米al2o3/石墨烯复合材料的电镜实物图；

图3为本发明实施例2制得的纳米al2o3/石墨烯复合材料的电镜实物图；

图4为本发明实施例3制得的纳米al2o3/石墨烯复合材料的电镜实物图；

图5为本发明实施例4制得的纳米al2o3/石墨烯复合材料的电镜实物图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明的制备工艺如下：

首先将氧化石墨烯分散于去离子水中，经超声分散形成一定浓度(2～8mg/ml)的氧化石墨烯分散液；将粒径为5～200nm的纳米粒子(纳米磨料或纳米金属粒子)分散于去离子水中，经超声分散形成一定浓度(1～8mg/ml)的纳米粒子分散液；将两种分散液混合，进行超声分散后得到复合分散液；将此复合分散液的ph调至10～11，然后再次进行超声分散，将经再次超声分散后的复合分散液导入反应釜内，把反应釜置于干燥箱中进行热处理，热处理的温度为180℃以下，热处理的时间为至少12h，纳米粒子均匀地嵌入到3d石墨烯的孔洞内，得到具有较好稳定性的纳米粒子分散体。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明借助氧化石墨烯分散液的性质，将纳米粒子捕捉进水凝胶中，使纳米粒子均匀地嵌入到3d石墨烯的孔洞内，从而均匀地分散纳米粒子，较好地保持了纳米粒子原有的特性；

2、本发明工艺流程简单，操作方便，成本低廉，易于工业化批量生产。

实施例1

(1)将氧化石墨烯分散于去离子水中得到浓度为2mg/ml的氧化石墨烯分散液；

(2)将粒径为50nm的纳米al2o3分散于去离子水中得到浓度为2mg/ml的纳米al2o3分散液；

(3)将步骤(1)和(2)得到的分散液混合，超声分散30分钟，得到石墨烯/纳米al2o3复合分散液；

(4)将步骤(3)得到的石墨烯/纳米al2o3复合分散液的ph调至10，再次进行超声分散；

(5)将经再次超声分散后的复合分散液导入反应釜内，将反应釜放入干燥箱内在180℃下热处理12h，得到均匀分散的纳米al2o3/石墨烯复合材料。

实施例2

(1)将氧化石墨烯分散于去离子水中得到浓度为2mg/ml的氧化石墨烯分散液；

(2)将粒径为50nm的纳米al2o3分散于去离子水中得到浓度为3mg/ml的纳米al2o3分散液；

(3)将步骤(1)和(2)得到的分散液混合，超声分散30分钟，得到石墨烯/纳米al2o3复合分散液；

(4)将步骤(3)得到的石墨烯/纳米al2o3复合分散液的ph调至10，再次进行超声分散；

(5)将经再次超声分散后的复合分散液导入反应釜内，将反应釜放入干燥箱内在180℃下热处理12h，得到均匀分散的纳米al2o3/石墨烯复合材料。

实施例3

(1)将氧化石墨烯分散于去离子水中得到浓度为2mg/ml的氧化石墨烯分散液；

(2)将粒径为50nm的纳米al2o3分散于去离子水中得到浓度为4mg/ml的纳米al2o3分散液；

(3)将步骤(1)和(2)得到的分散液混合，超声分散30分钟，得到石墨烯/纳米al2o3复合分散液；

(4)将步骤(3)得到的石墨烯/纳米al2o3复合分散液的ph调至10，再次进行超声分散；

(5)将经再次超声分散后的复合分散液导入反应釜内，将反应釜放入干燥箱内在180℃下热处理12h，得到均匀分散的纳米al2o3/石墨烯复合材料。

实施例4

(1)将氧化石墨烯分散于去离子水中得到浓度为4mg/ml的氧化石墨烯分散液；

(2)将粒径为50nm的纳米al2o3分散于去离子水中得到浓度为3mg/ml的纳米al2o3分散液；

(3)将步骤(1)和(2)得到的分散液混合，超声分散30分钟，得到石墨烯/纳米al2o3复合分散液；

(4)将步骤(3)得到的石墨烯/纳米al2o3复合分散液的ph调至10，再次进行超声分散；

(5)将经再次超声分散后的复合分散液导入反应釜内，将反应釜放入干燥箱内在180℃下热处理12h，得到均匀分散的纳米al2o3/石墨烯复合材料。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。