一种银/石墨烯纳米复合材料的制备方法与流程

本发明属于材料合成技术领域，涉及碳基复合纳米材料的制备方法。

技术背景

石墨烯是由六角原胞碳原子组成的二维蜂窝状晶体，是构建其他维度碳质材料的基本单元。与碳纳米管相比，二维单原子层的石墨烯具有超大的理论比表面积(2630 m²g-1)，极特殊的电子/表面/吸附性质，很好的导电导热性质以及很高的机械强度、化学和热稳定性，且表面处理便捷，制备成本相对低廉，因此，石墨烯在催化、能源、生物、环境治理和分析等许多领域展示了广阔的应用前景。

纳米银由于其特殊的电子结构和较大的比表面积使得它在化学反应的催化、表面增强拉曼散射、传感、生物标记、抗菌等方面有着重要的应用（A. Panacek et al. J. Phys. Chem. B, 2006, 110, 16248-16253）。借助石墨烯和无机纳米粒子之间的协同效应，无机纳米粒子/ 石墨烯纳米复合材料能够表现出更加优异的导电性能和表面活性，利用石墨烯为载体负载纳米粒子，可以大大提高导电性能和表面活性，在催化、传感、环境保护和电容器等方面具有广泛的应用前景。因此银粒子/石墨烯纳米复合材料的控制制备和性能研究成为当前的研究热点之一。JL Tang团队在以PVP 作为还原剂和稳定剂条件下，制备的石墨烯基纳米银复合物对微量物质表现出良好的拉曼增强效应(Z Zhang, FG Xu, WS Yang. et al. Chem. Commun., 2011, 47，6440-6442); SJ Park团队利用还原法得到的纳米银/石墨烯复合物表现出良好的储能性能，比电容达到140 F/g(KS Kim, IJ Kim, SJ Park, Synthetic Met.,2010,160,2355-2360)；Y Wang 等在100°C利用强还原剂NaBH₄，—步还原得到了银/石墨烯复合材料，银颗粒尺寸为5~15 nm，均匀分散在石墨稀表面，负载率对循环伏安特性影响很大(Y Wang, S Zhang, H Chen, et al. Electrochem. Commun., 2012, 17: 63-66); ZH Kang团队通过固相热分解得到银/石墨烯复合材料，银颗粒尺寸的粒径尺寸为10~30nm，对亚甲蓝的光催化速率是单纯银粒子的9.2倍，单纯石墨烯的34.6倍(CY Wen, MW Shao, SJ Zhuo, et al. Mater. Chem. Phys., 2012,135:780-785)。尽管纳米银/石墨烯复合材料的合成方法很多，但是合成方法复杂、普遍使用有毒有害还原剂或稳定剂，造成过多的能源消耗，并对人类和环境造成危害，存在银粒子在石墨稀片层上的分布不均勾，颗粒团聚，分散性差，严重阻碍了银/石墨烯纳米复合材料的工业化合成和应用。

近十年来，自蔓延溶液燃烧法由于具备制备简便、设备简单、时间短、能耗低，与传统固相反应相比，产物更均匀、杂相更少、比表面相对更大等优点，已成为发展绿色化学与技术的新途径。但是迄今为止，该法用于制备碳基复合纳米材料，特别是银/石墨烯纳米复合材料尚未见文献报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种银/石墨烯纳米复合材料的制备方法，该方法简单，条件温和，时间短，无需有机溶剂或添加剂，无污染且耗能低，纳米银在石墨烯上无团聚且分布均勾，粒度可控。

本发明所述的一种银/石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤。

（1）根据银在石墨烯上的负载量及目标产物的制备量，称取相应量的硝酸银和适量的有机燃料溶于少量水中，加入一定体积的浓度为0.5~5 g/L 的氧化石墨烯水分散液中，搅拌并超声15~90分钟得到均匀分散液。

（2）将步骤（1）得到的分散液加热浓缩至粘稠，放入温度为300~900℃的加热炉内引燃，燃烧完成后，即得到最终产物。

步骤（1）中所述的银在石墨烯上的负载量为10~100% (质量比)。

步骤（1）中所述的有机燃料为甘氨酸、尿素或乙二醇中的一种或两种，所加有机燃料的摩尔数为硝酸银摩尔数的0.5~5倍。

本发明合成时间短，实施简单，无需添加有毒有害还原剂或稳定剂，银纳米粒子粒径均匀可控，在石墨烯上分散性均匀，是一种快速、高效、易于工业化制备银/石墨烯纳米复合材料的新方法。

附图说明

图1是本发明实施例1样品的X射线衍射图谱，强烈的衍射峰对应于银的特征峰，在20~30^o的出现的漫散射峰与石墨烯特征衍射峰吻合，银和石墨烯特征衍射峰的出现说明成功合成了银/石墨烯复合材料；

图2 是本发明实施例1样品的较低放大倍数透的射电镜照片，如图所示，Ag纳米粒子均匀地分布在是石墨烯上。

图3 是本发明实施例1样品的更高放大倍数的透射电镜照片，如图所示，Ag粒子的平均粒径为60 nm，均匀地分布在石墨烯上。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步说明。

实施例1。

称取0.20 g AgNO₃和0.78 g甘氨酸溶于少量水中，加入到400 ml浓度为0.5 g/L的氧化石墨烯水分散液中，搅拌并超声30分钟，得到混合均匀分散液，加热浓缩至粘稠，放入温度为500℃的马弗炉内引燃，燃烧完成后，即得到银/石墨烯纳米复合材料。