一种分级结构氧化锌石墨烯的纳米复合材料及其制备方法_3

文档序号:9918930阅读:来源:国知局
石墨稀包覆的球直径约150nm,次级氧化锌纳米颗粒直径约为6nm。
[0086]从分级结构氧化锌@石墨烯的纳米复合材料的紫外可见吸收光谱可知;分级结构氧化锌@石墨烯的纳米复合材料的吸收光强度明显增强,光响应范围增加,而且经过石墨烯改性的ZnO,吸收边带也发生了变化,显示其能带结构发生了变化。
[0087]实施例5:
[0088]—种分级结构氧化锌@石墨烯的纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:
[0089]I)将Ig石墨与23mL浓度为98wt%H2S04在250mL锥形瓶中混合,在室温下搅拌24h;
[0090]2)在40°C水浴条件下,向锥形瓶中加入10mg NaNO3并搅拌5min使NaNO3充分溶解;[0091 ] 3)向锥形瓶中缓慢加入1.5g KMnO4控制反应温度在40 °C以下(冰浴),搅拌30min。向锥形瓶中加入3mL蒸馈水,等待5min,再加入3mL蒸馈水,等待5min,后加入40mL蒸馈水,搅摔15min;
[0092]4)90°C水浴lOmin,停止水浴,向锥形瓶中加入140mL蒸馏水10mL、浓度为30wt%H2O2在室温下搅拌5min,以终止反应;
[0093]5)使用离心机10000r/min,离心3min,用5wt%浓度HCl溶液洗涤两次,而后用蒸馏水洗涤三次到中性。将所得的沉淀物分散在10mL蒸馏水中,用90kHz超声60min;
[0094]6)将所得的溶液,8000r/min离心5min,取上层清液后再8000r/min再离心5min两次,所得溶液60°C烘干即为片状氧化石墨烯;
[0095]7)将86mg片状氧化石墨烯溶于200ml 二甲基甲酰胺中,采用90kHz,超声12h;
[0096]8)加入1.3g的二水乙酸锌搅拌1min充分溶解之后,迅速放入95°C水浴锅搅拌5h,溶液由黑色变为灰色。
[0097]9)所得溶液用乙醇洗涤,之后55°C进行干燥,即得分级结构氧化锌O石墨烯的纳米复合材料(或称石墨烯包覆分级结构氧化锌的产物)。
[0098]另外称量1.3g的二水乙酸锌加入200ml的二甲基甲酰胺充分搅拌溶解后,迅速放入95°C的水浴锅水浴5h,溶液中出现白色,所得溶液用乙醇洗涤,之后再55°C下进行干燥即得纯的ZnO参比物。
[0099]实施例5中所得到的分级结构氧化锌O石墨烯的纳米复合材料为灰色粉末状,其中分级结构氧化锌被石墨稀包覆的球直径约200nm,次级氧化锌纳米颗粒直径约为8nm。
[0100]本发明实施例5中分级结构氧化锌O石墨烯的纳米复合材料和ZnO的XRD图如图1所示,由图知样品XRD图谱与纯ZnO有一致的衍射峰,且ZnO标准谱峰的六角纤锌矿结构(JCPDS卡片36-1451)吻合。说明该纳米复合材料中存在着结晶性良好的ZnO。且其谱峰在2Θ = 25°附近出现石墨烯(002)晶面特征峰,证明石墨烯的存在。
[0101 ]本发明实施例5中分级结构氧化锌@石墨稀的纳米复合材料和石墨稀的拉曼图谱如图2所示,由图可知,样品和石墨烯拉曼图谱均出现了石墨烯的特征峰D、G峰。此外,样品在430cm—1处出现了ZnO的特征峰E2峰,说明了包覆成功。
[0102]本发明实施例5中分级结构氧化锌@石墨烯的纳米复合材料和ZnO的红外图谱如图3所示,图中显示了明显的ZnO和ZnO-gaphene的特征峰;465cm—1处的峰为ZnO的特征峰,1415cm—1和1560cm—1分别是石墨稀中C = C和C = O基团的振动峰,这些基团可能是制备过程引入的,此外,3440cm—1处的峰属于-OH振动峰;该图说明ZnO与石墨稀的成功复合。
[0103]本发明实施例5中分级结构氧化锌O石墨烯的纳米复合材料的SEM图谱如图4所示;由图中可以看出分级结构氧化锌被薄纱似的石墨烯包覆成球,且整体直径大约200nm。
[0104]本发明实施例5中分级结构氧化锌@石墨烯的纳米复合材料中纳米氧化锌颗粒的??Μ图如图5所示;由图中可以看出此分级结构氧化锌中次级氧化锌纳米颗粒直径约为8nm。
[0105]本发明实施例5中分级结构氧化锌O石墨烯的纳米复合材料和ZnO的紫外可见吸收光谱如图6所示;图中可以看出ZnO样品和与石墨烯复合的样品的吸收光谱有较大区别,ZnO样品被石墨烯包覆以后,其吸收光强度明显增强,光响应范围增加,而且经过石墨烯改性的ZnO,吸收边带也发生了变化,显示其能带结构发生了变化。
[0106]本发明实施例5中分级结构氧化锌O石墨烯的纳米复合材料和ZnO光致发光光谱如图7所示;图中ZnO/石墨烯复合材料的荧光强度明显比ZnO低,说明石墨烯强的导电能力有助于复合材料光生电子的传输,其焚光强度降低;除此之外,ZnO焚光发射峰位在405nm左右,ZnO/石墨烯荧光发射峰位在460nm左右,这与它们的吸收光谱几乎一致的。
[0107]实施例6:
[0108]—种分级结构氧化锌@石墨烯的纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:
[0109]I)将2g石墨与40mL浓度为98wt % H2SO4在250mL锥形瓶中混合,在室温下搅拌24h ;
[0110]2)在40°C水浴条件下,向锥形瓶中加入200mg NaNO3并搅拌5min使NaNO3充分溶解;
[0111]3)向锥形瓶中缓慢加入3g KMnO4控制反应温度在40°C以下(冰浴),搅拌30min。向锥形瓶中加入3mL蒸馈水,等待5min,再加入3mL蒸馈水,等待5min,后加入40mL蒸馈水,搅拌15min;
[0112]4)90°C水浴lOmin,停止水浴,向锥形瓶中加入140mL蒸馏水10mL、浓度为30wt%H2O2在室温下搅拌5min,以终止反应;
[0113]5)使用离心机lOOOOr/min,离心3min,用5wt%浓度HCl溶液洗涤两次,而后用蒸馏水洗涤三次到中性。将所得的沉淀物分散在10mL蒸馏水中,用90kHz超声60min;
[0114]6)将所得的溶液,8000r/min离心5min,取上层清液后再8000r/min再离心5min两次,所得溶液60°C烘干即为片状氧化石墨烯;
[0115]7)将86mg片状氧化石墨烯溶于200ml二甲基甲酰胺中,采用90kHz,超声12h;
[0116]8)加入1.5g的二水乙酸锌搅拌1min充分溶解之后,迅速放入95°C水浴锅搅拌6h,溶液由黑色变为灰色。
[0117]9)所得溶液用乙醇洗涤,之后再55°C下进行干燥即得石墨烯包覆分级结构氧化锌的产物。
[0118]另外称量1.3g的二水乙酸锌加入200ml的二甲基甲酰胺充分搅拌溶解后,迅速放入95°C的水浴锅水浴5h,溶液中出现白色,所得溶液用乙醇洗涤,之后再55°C下进行干燥即得纯的ZnO参比物。
[0119]实施例6中所得到的分级结构氧化锌@石墨烯的纳米复合材料为灰色粉末状,其中分级结构氧化锌被石墨稀包覆的球直径约240nm,次级氧化锌纳米颗粒直径约为12nm。
[0120]从分级结构氧化锌@石墨烯的纳米复合材料的紫外可见吸收光谱可知;分级结构氧化锌@石墨烯的纳米复合材料的吸收光强度明显增强,光响应范围增加,而且经过石墨烯改性的ZnO,吸收边带也发生了变化,显示其能带结构发生了变化。
[0121]实施例7:
[0122]—种分级结构氧化锌@石墨烯的纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:
[0123]I)将Ig石墨与23mL浓度为98wt%H2S04在250mL锥形瓶中混合,在室温下搅拌24h;
[0124]2)在40°C水浴条件下,向锥形瓶中加入10mg NaNO3并搅拌5min使NaNO3充分溶解;
[0125]3)向锥形瓶中缓慢加入1.5g KMnO4控制反应温度在40°C以下(冰浴),搅拌30min。向锥形瓶中加入3mL蒸馈水,等待5min,再加入3mL蒸馈水,等待5min,后加入40mL蒸馈水,搅摔15min;
[0126]4)90°C水浴lOmin,停止水浴,向锥形瓶中加入140mL蒸馏水10mL、浓度为30wt%H2O2在室温下搅拌5min,以终止反应;
[0127]5)使用离心机10000r/min,离心3min,用5wt%浓度HCl溶液洗涤两次,而后用蒸馏水洗涤三次到中性。将所得的沉淀物分散在10mL蒸馏水中,用90kHz超声60min;
[0128]6)将所得的溶液,8000r/min离心5min,取上层清液后再8000r/min再离心5min两次,所得溶液60°C烘干即为片状氧化石墨烯;
[0129]7)将10mg片状氧化石墨烯溶于150ml二甲基甲酰胺中,采用90kHz,超声12h;
[0130]8)加入0.65g的二水乙酸锌搅拌1min充分溶解之后,迅速放入85°C水浴锅搅拌4h,溶液由黑色变为灰色。
[0131]9)所得溶液用乙醇洗涤,之后再55°C下进行干燥即得石墨烯包覆分级结构氧化锌的产物。
[0132]另外称量1.3g的二水乙酸锌加入200ml的二甲基甲酰胺充分搅拌溶解后,迅速放入95°C的水浴锅水浴5h,溶液中出现白色,所得溶液用乙醇洗涤,之后再55°C下进行干燥即得纯的ZnO参比物。
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