一种PDDA修饰石墨烯‑氧化锌复合材料的制备方法与流程

本发明属于电化学及其制备领域，涉及一种PDDA修饰石墨烯-氧化锌复合材料的制备方法。

背景技术：

作为一种二维的单层碳材料，石墨烯拥有许多优异的物理和化学性质，如极高的机械强度，不平凡的电子转移能力和优秀的热传导率；由于它的这种性质，石墨烯已经在很多领域得到了发展。然而由于原始石墨烯的零带隙嵌入到sp²杂化的C原子中，导致石墨烯在后续实际应用上存在着一定缺陷，此外，石墨烯的表面没有活化官能团，不利于与其他材料(如金属粒子与有机功能小分子)的复合，从而阻碍了其在更广阔领域的应用研究。为了使石墨烯在各个领域得到更好的利用，人们尝试对石墨稀进行修饰，从而改变石墨烯的结构，提高其导电性和稳定性，进而拓展其在传感器、超级电容器和电池等领域的应用。

氧化锌具有性质稳定、制备过程简单、粒径均匀、亲和力强、生物相容性好等优点，且易与生物分子固定修饰，在生物传感器和疾病的诊疗等领域有广泛的应用。而通过改变不同的合成方法能够得到不同形状、不同尺寸的氧化锌粒子，使其具备不同的性质，广泛用于分析化学的各个领域。

为了进一步提高石墨烯的导电性，拓宽氧化锌粒子的应用领域，我们采取一种简单易行的方法将氧化锌粒子与PDDA修饰的石墨烯复合到一起得到一种新的复合材料-PDDA修饰石墨烯-氧化锌复合材料(PDDA-RGO-ZnO)。该复合材料在电化学分析，催化剂、超级电容器等领域有广泛的应用价值。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单的制备PDDA修饰石墨烯-氧化锌复合材料的方法。该方法首先采用改进的Hummers法制备了氧化石墨，然后用水合肼作为还原剂，采用水浴法得到PDDA修饰的石墨烯-氧化锌复合材料。具体实验过程是以氧化石墨为基底配成1mg mL^-1的悬浊液，超声分散30min后加入一定的PDDA溶液搅拌30min，然后再按照一定的比例加入50mM的六水合硝酸锌溶液并搅拌30min，升温至95℃后加入水合肼反应3h，自然冷却后离心分离得到固体，并在60℃的真空烘箱中干燥。

本发明涉及到的制备PDDA修饰石墨烯-氧化锌复合材料的方法，包括：

(1)制备氧化石墨：本实验中，采用改进的Hummers法制备氧化石墨：在冰水浴的控制下，将2g鳞片石墨和2g硝酸钠缓慢加入至45mL的浓硫酸中混合均匀，在搅拌下缓慢加入6g KMnO₄，并使温度上升至35℃水浴中恒温反应2h，然后将溶液移至事先准备好的98℃的水浴中，控制温度在98℃以下加入90mL的二次水，此时溶液由墨绿色变为亮黄色，搅拌1h后继续加入400mL二次水，等温度降到60℃以下时缓慢加入25mL H₂O₂(30％)，接着搅拌15min后加入5％的HCl水溶液400mL，最后将得到的沉淀物洗涤干燥后用玛瑙研钵研成粉末备用。

(2)制备PDDA修饰石墨烯-氧化锌复合材料：称适量上述合成的氧化石墨溶解在去离子水中配成1mg mL^-1的溶液，超声分散30min，加入0.5％的PDDA溶液，搅拌30min后加入一定量50mM的六水合硝酸锌溶液，最后在95℃搅拌下加入水合肼反应3h，自然冷却后用二次水洗涤，60℃下干燥备用。

附图说明

图1氧化石墨的红外光谱图

图2 PDDA修饰石墨烯-氧化锌复合材料的TEM图

图3 PDDA修饰石墨烯-氧化锌复合材料的SEM图

图4氧化石墨和PDDA修饰石墨烯-氧化锌复合材料的XRD图

具体实施方式

实施例1：

制备氧化石墨及氧化石墨的表征

制备氧化石墨：采用改进的Hummers法制备氧化石墨干燥研磨得到氧化石墨粉末，将所得到的固体粉末分别对其进行红外和XRD表征，所得数据如图1和图2所示。

实施例2：

将制得的PDDA修饰石墨烯-氧化锌复合材料分散在二次水中超声1h，取5μL分散液滴在铜网上待干燥后在透射电子显微镜中观察样品形貌结构，透射电镜图如图3所示。

实施例3：

将制得的PDDA修饰石墨烯-氧化锌复合材料制成样品后分别在扫描电子显微镜和X射线衍射仪下表征，得到如图3，图4所示。