石墨烯与二硒化镍复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合材料及其制备方法，尤其涉及一种石墨稀与二砸化镍复合材料及其制备方法；属于无机纳米复合材料领域。
【背景技术】
[0002]砸化镍作为一种半导体材料，由于其独特的电学及磁学性能，已经在光记录材料、太阳能电池、传感器、激光材料以及光纤等领域显示出了广阔的应用前景。目前，对于砸化物的研究比较少，半导体二砸化镍纳米材料具有较窄的禁带宽度、高的电子电导率、较高的比容量、独特的电学和磁学性能等优势。作为一种良好的电导体和Pauli顺磁材料，二砸化镍属于弱顺磁材料而且其磁化系数随温度变化较小，在纳米材料方面具有很重要的研究意义。
[0003]Liu等利用NiCljP砸粉为原料，水合肼为还原剂，在较低的温度下使用溶剂热的方法制备了具有海胆形貌的二砸化镍纳米粒子(Liu XH，Zhang N, Yi R, et al.MaterialsScience and Engineering B, 2007, 140, 38-43)。Zhuang 等用硫酸银和 NaSe03为原料，硫酸镍与NaSe03的物质的量之比为1:3，水热反应20小时，制备得到二砸化镍纳米颗粒。
[0004]石墨烯是近年来被发现的一种新型二维材料，其稳定的化学结构、良好的导电性、优异的力学和热学性能，引起学者的广泛关注。石墨烯具有非常高的比表面积，可以提高半导体材料的分散程度，有效地增加复合材料体系的反应活性位。纳米二砸化镍与石墨烯的复合材料还未曾报道过。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种工艺简单、反应温度低、成本低廉、绿色可控的制备石墨烯/ 二砸化镍复合材料的方法，实现了二砸化镍与石墨烯的包覆结合。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了一种石墨烯与二砸化镍复合材料的制备方法，该方法使用常规设备和原料一步原位制得石墨烯与二砸化镍复合材料，实现了氧化石墨烯的还原和其与二砸化镍复合材料制备的同步进行，反应温度低，成本低廉，反应过程中无毒害气体产生。
[0007]本发明制备石墨烯与二砸化镍复合材料的方法，包括以下步骤:
[0008](1)还原剂与氧化石墨烯溶液混合，搅拌均匀形成棕色溶液后加入聚四氟内衬不锈钢反应爸中；
[0009](2)含砸物质和含镍无机盐装入反应釜中；
[0010](3)封闭反应釜进行反应；
[0011](4)反应后自然冷却，将反应釜内混合物抽滤，并用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤、抽滤；
[0012](5)干燥后收集产品保存。
[0013]其中，步骤(1)中，氧化石墨烯溶液为将氧化石墨烯溶于水、吡啶、四氢呋喃、乙醇、甲醇、DMF、NMP中的一种或两种以上溶剂中。
[0014]优选地，氧化石墨烯溶液为氧化石墨烯溶于水的溶液。
[0015]步骤(1)中，氧化石墨稀溶液浓度为0.1?20mg/ml。
[0016]优选地，氧化石墨稀溶液浓度为lmg/ml。
[0017]步骤⑴中，还原剂包含:肼、水合肼、二甲肼、维生素C、碘化氢、硼氢化钠、甲醛、乙醛、对苯二酚、对苯二胺、乙二胺、丁二胺中的一种或多种。优选地，还原剂为水合肼。
[0018]进一步地，步骤(2)中，砸物质为单质砸、亚砸酸钠、亚砸酸钾或二氧化砸；含镍无机盐为草酸镍、氯化镍、硫酸镍、硝酸镍或高氯酸镍。
[0019]优选地，砸物质为亚砸酸钠，含镍无机盐为硫酸镍。
[0020]步骤(2)中，含砸物质与含镍无机盐的摩尔比为2?3:1。
[0021]优选地，含砸物质与含镍无机盐的摩尔比为3:1。
[0022]步骤⑵中，还原剂与氧化石墨稀溶液的体积比为5?10:10?50 (mL)。
[0023]优选地，还原剂与氧化石墨稀溶液的体积比为5:10 (mL)。
[0024]步骤(3)中，反应温度为100?250°C，反应时间为0.5?72小时。
[0025]优选地，步骤(3)中，反应温度为120?150°C，反应时间为5?10小时。
[0026]步骤(5)中，干燥温度为40?100°C，干燥时间为0.5?24小时。
[0027]优选地，步骤(5)中，干燥温度为50?70 °C，干燥时间为2?6小时。
[0028]氧化石墨稀的还原反应和其与二砸化镍复合制备同步进行，即一步原位制得所述复合材料。
[0029]另一方面，本发明还提供了一种根据上述化学制备方法得到的石墨烯与二砸化镍复合材料。
[0030]在根据本发明制备得到的石墨烯与二砸化镍复合材料中，二砸化镍的形貌为纳米球形颗粒状，平均粒径为5?20nm。
[0031]本发明的显著优点在于:
[0032]1.本发明采用简单的水热法一步还原制得石墨烯与二砸化镍复合材料，其制备工艺简单，设备要求低，原材料来源丰富，生产成本低廉，生产过程可控，适用于工业化生产。
[0033]2.本发明制备的石墨烯/ 二砸化镍复合材料，二砸化镍的形貌为纳米球形颗粒状，平均粒径为5?20nm ;并且石墨烯片包覆着二砸化镍纳米颗粒，二砸化镍与石墨烯片紧密结合，具有高的比表面积。
[0034]3.本发明制备方法可拓展到其他砸化物与石墨烯的纳米复合材料制备。
[0035]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0036]图1是本发明的实施例1制备的石墨烯/ 二砸化镍复合材料的SEM图；
[0037]图2是本发明的实施例1制备的石墨烯/二砸化镍复合材料的TEM图；
[0038]图3是本发明的实施例1制备的石墨烯/二砸化镍复合材料的XPS图；
[0039]图4是本发明的实施例1制备的石墨烯/ 二砸化镍复合材料的XRD图。
【具体实施方式】
[0040]从以下实施例将进一步理解本发明。
[0041]实施例1
[0042]将5mL水合肼与10mL浓度为0.lmg/ml的氧化石墨稀水溶液混合，搅拌均勾形成棕色溶液后加入到聚四氟内衬不锈钢反应爸中，将lmmol亚砸酸钠和0.5mmol硫酸镍装入上述反应釜中，封闭拧紧反应釜，使其密封；放入烘箱中，把温度设定在100°C，反应0.5h后取出反应釜，使其自然冷却，将反应釜内混合物抽滤，并用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤、抽滤，最后在真空烘箱中40°C下干燥0.5h，收集样品保存在干燥器中。
[0043]图1和图2为本实施例制备的样品的Sffl和??Μ图。从图中可以看出制备所得的二砸化镍为球形颗粒，其较为均勾的分布在石墨稀片上，平均粒径为5?20nm。
[0044]实施例2
[0045]将lmL肼、lmL 二甲肼、lmL维生素C、2mL碘化氢与50mL浓度为20mg/ml的氧化石墨烯水溶液混合，搅拌均匀形成深棕色溶液后加入到聚四氟内衬不锈钢反应釜中，将lmmol亚砸酸钾和0.2mmol硝酸镍、0.3m