一種石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨稀/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]堿式碳酸鹽可應(yīng)用于光催化、超級(jí)電容器及二次電池領(lǐng)域。但單一堿式碳酸鹽在制備和使用過(guò)程中存在易團(tuán)聚、導(dǎo)電性能差等問(wèn)題。石墨烯是目前導(dǎo)電性能最好的二維納米碳材料，將石墨烯與堿式碳酸鹽復(fù)合有望克服單一堿式碳酸鹽在制備和使用過(guò)程中存在的問(wèn)題。目前尚沒(méi)有石墨烯/堿式碳酸鹽制備及應(yīng)用方面的報(bào)道，本發(fā)明提供一種石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單易操作，制得的產(chǎn)物為納米級(jí)，在光催化、超級(jí)電容器及二次電池領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
[0004]本發(fā)明是一種石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將金屬鹽溶于多羥基醇中，其中金屬鹽在溶劑中的濃度為0.01?0.05mol/L ;
(2)向步驟(I)得到的溶液中加入石墨烯粉末并超聲l~6h制得石墨烯懸浮液，石墨烯懸浮液濃度為I?10g/L，然后加入與石墨烯懸浮液等體積的氨水，在100~200°C下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)l~24h，冷卻后經(jīng)分離、洗滌、干燥得到石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料。
[0005]所述步驟(I)中金屬鹽為金屬硝酸鹽，如硝酸鉍、硝酸鎂、硝酸銅、硝酸鋁中的一種或多種的任意比混合物。
[0006]所述步驟(I)中多羥基醇為乙二醇，丙三醇、聚乙二醇、聚丙三醇中的一種或多種的任意比混合物。
[0007]所述石墨稀為功能化石墨稀，即通過(guò)快速熱剝落氧化石墨得到的石墨稀，制備方法為首先采用Hummes法制備氧化石墨，然后將制備的氧化石墨經(jīng)氮?dú)鉀_洗3h后，快速加熱至1050°C進(jìn)行熱剝落，即得到功能化的石墨烯。
[0008]所述步驟(2)中洗滌所用溶劑為易揮發(fā)的有機(jī)溶劑，優(yōu)選無(wú)水乙醇和丙酮。
[0009]所述步驟(2)中干燥可采用真空干燥、冷凍干燥或超臨界萃取干燥，干燥溫度為-45-90 0C，干燥時(shí)間為6?48 h。
[0010]所述步驟(2)中分離為離心分離或真空抽濾。
[0011]步驟(I)中多羥基醇為生成堿式碳酸鹽的碳源。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果如下:
本發(fā)明方法為一步合成法，簡(jiǎn)單易行，采用該方法制備的石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料在光催化、超級(jí)電容器及二次電池領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中石墨烯作“020)3納米復(fù)合材料的X射線衍射圖譜；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中石墨烯/Bi2O2CO3納米復(fù)合材料放大20000倍的掃描電鏡圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中石墨烯/Bi2O2CO3納米復(fù)合材料放大50000倍的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。
[0015]實(shí)施例1:本發(fā)明納米級(jí)石墨烯/堿式碳酸鹽復(fù)合材料的制備方法，具體內(nèi)容如下:
(1)將0.05g功能化石墨烯超聲4h分散到1mL 0.0192mol/L的Bi (NO3)3乙二醇溶液中，然后將分散液裝入20mL燒杯中，再將燒杯移至盛有1mL氨水的10mL水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽，密封后在185°C下保溫12h ;其中功能化的石墨烯是采用Hummes法制備氧化石墨，然后將制備的氧化石墨經(jīng)氮?dú)鉀_洗3h后，快速加熱至1050°C進(jìn)行熱剝落而得；
(2)將溶劑熱反應(yīng)得到的產(chǎn)物冷卻后離心分離、無(wú)水乙醇洗滌后在60°C下真空干燥12h，最終得到的粉體即為石墨烯/堿式碳酸鉍納米復(fù)合材料。
[0016]所得復(fù)合材料的X射線衍射圖、掃描電鏡圖分別如圖1、圖2和圖3所示，可看出所得材料為Bi2O2CO3/石墨稀納米復(fù)合材料，Bi2O2CO3分布在石墨稀片上。
[0017]實(shí)施例2:本發(fā)明納米級(jí)石墨烯/堿式碳酸鹽復(fù)合材料的制備方法，具體內(nèi)容如下:
(1)將0.05g功能化石墨烯超聲Ih分散到5ml 0.03 mo I/L的硝酸鎂丙三醇溶液中，然后將分散液裝入20mL燒杯中，再將燒杯移至盛有與石墨烯懸浮液等體積氨水的10mL水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽，密封后在100°C下保溫24h ;其中功能化的石墨烯是采用Hummes法制備氧化石墨，然后將制備的氧化石墨經(jīng)氮?dú)鉀_洗3h后，快速加熱至1050°C進(jìn)行熱剝落而得；
(2)將溶劑熱反應(yīng)得到的產(chǎn)物真空抽濾分離、丙酮洗滌后-45°C冷凍干燥12h，最終得到的粉體即為石墨烯/堿式碳酸鎂納米復(fù)合材料。
[0018]實(shí)施例3:本發(fā)明納米級(jí)石墨烯/堿式碳酸鹽復(fù)合材料的制備方法，具體內(nèi)容如下:
(1)將0.05g功能化石墨烯超聲6h分散到50ml 0.04 mol/L的硝酸銅聚乙二醇溶液中，然后將分散液裝入20mL燒杯中，再將燒杯移至盛有與石墨烯溶液等體積氨水的10mL水熱反應(yīng)Il內(nèi)膽，密封后在190°c下保溫Ih ;其中功能化的石墨稀是采用Hrnnmes法制備氧化石墨，然后將制備的氧化石墨經(jīng)氮?dú)鉀_洗3h后，快速加熱至1050°C進(jìn)行熱剝落而得；
(2)將溶劑熱反應(yīng)得到的產(chǎn)物離心分離、無(wú)水乙醇洗滌后超臨界萃取干燥6h;最終得到的粉體即為石墨烯/堿式碳酸銅納米復(fù)合材料。
[0019]實(shí)施例4:本發(fā)明納米級(jí)石墨烯/堿式碳酸鹽復(fù)合材料的制備方法，具體內(nèi)容如下:
(I)將0.05g功能化石墨烯超聲2h分散到7ml 0.01 mol/L的硝酸鋁聚乙二醇溶液中，然后將分散液裝入20mL燒杯中，再將燒杯移至盛有與石墨烯溶液等體積氨水的10mL水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽，密封后在150°C下保溫12h ;其中功能化的石墨烯是采用Hummes法制備氧化石墨，然后將制備的氧化石墨經(jīng)氮?dú)鉀_洗3h后，快速加熱至1050°C進(jìn)行熱剝落而得；
(2)將溶劑熱反應(yīng)得到的產(chǎn)物真空抽濾分離、丙酮洗滌后冷凍干燥12h，最終得到的粉體即為石墨烯/堿式碳酸鋁納米復(fù)合材料。
[0020]實(shí)施例5:本發(fā)明納米級(jí)石墨烯/堿式碳酸鹽復(fù)合材料的制備方法，具體內(nèi)容如下:
(1)將0.05g功能化石墨稀超聲3h分散到1ml 0.05mol/L金屬鹽溶液(金屬鹽為硝酸鎂、硝酸鋁按質(zhì)量比1:1混合，多羥基醇為丙三醇和乙二醇按體積比1:2混合)中，然后將分散液裝入20mL燒杯中，再將燒杯移至盛有與石墨烯溶液等體積氨水的10mL水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽，密封后在200°C下保溫2h ;
(2)將溶劑熱反應(yīng)得到的產(chǎn)物真空抽濾分離、丙酮洗滌后冷凍干燥12h，最終得到的粉體即為石墨烯/堿式碳酸鎂鋁納米復(fù)合材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將金屬鹽溶于多羥基醇中，其中金屬鹽在溶劑中的濃度為0.0l?0.05mol/L ; (2)向步驟(I)得到的溶液中加入石墨烯粉末并超聲l~6h制得石墨烯懸浮液，石墨烯懸浮液濃度為I?10g/L，然后加入與石墨烯懸浮液等體積的氨水，在100~200°C下進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)l~24h，冷卻后經(jīng)分離、洗滌、干燥得到石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:金屬鹽為金屬硝酸鹽。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:金屬硝酸鹽為硝酸鉍、硝酸鎂、硝酸銅、硝酸鋁中一種或幾種的混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:多羥基醇為乙二醇，丙三醇，聚乙二醇、聚丙三醇中的一種或幾種的混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:石墨烯為功能化石墨烯，即通過(guò)快速熱剝落氧化石墨得到的石墨烯，制備方法為:首先采用Hummes法制備氧化石墨，然后將制備的氧化石墨經(jīng)氮?dú)鉀_洗3h后，快速加熱至1050°C進(jìn)行熱剝落，即得到功能化的石墨稀。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中洗滌所用溶劑為易揮發(fā)的有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇或丙酮。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中干燥方法為真空干燥、冷凍干燥或超臨界萃取干燥，干燥溫度為-45~90°C，干燥時(shí)間為6?48h。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料的制備方法，屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。首先將金屬硝酸鹽溶于多羥基醇中，然后將功能化石墨烯均勻分散在溶有金屬硝酸鹽的多羥基醇中，再加入一定量的氨水進(jìn)行溶劑熱反應(yīng)，得到石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料。本發(fā)明方法為一步合成法，簡(jiǎn)單易行。采用該方法制備的石墨烯/堿式碳酸鹽納米復(fù)合材料在光催化、超級(jí)電容器及二次電池領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【IPC分類(lèi)】H01M4/48, B01J27/236, H01G11/36, B82Y30/00, H01G11/30, H01M4/583, H01M4/36
【公開(kāi)號(hào)】CN105047421
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510324063
【發(fā)明人】廉培超, 張燕, 王婧毅, 葉云, 梅毅
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年6月15日