[發明專利]一種核殼式氧化石墨烯/銀復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410531162.8
• 申請日: 2014-10-09
• 公開（公告）號: CN104399415A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 常立民;陳少娜;趙媛媛
• 申請（專利權）人: 吉林師范大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;B01J31/26
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 石岱

技術領域

本發明屬于氧化石墨烯銀復合材料制備領域，具體涉及一種是可控尺寸的氧化石墨烯包覆相應大小的銀粒子的制備方法。

背景技術

氧化石墨烯是從氧化石墨上剝離下來的單層材料，具有較高的比表面積且其表面具有豐富的官能團，可以在橫向尺寸上擴展到數十微米，其結構跨越了一般化學和材料科學的典型尺度。由于其具有優良的性質及廣闊的應用前景，使其成為現在研究工作的熱點。

氧化石墨烯是一種性能優異的新型碳材料。可視為一種非傳統型態的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜以及兩性分子的特性。氧化石墨烯是準二維層狀結構，表面含有大量的羥基、羧基環氧基等官能團通過自組裝技術可與有機物半導體納米粒子復合，制備出具有優良光電性能的功能材料。這種材料在光催化、傳感器、太陽能電池等領域有廣闊的應用前景。

表面增強拉曼光譜(surface?enhanced?Raman?spectroscopy，SERS)，由于表面局域等離子共振所引起的電磁增強，以及粗糙表面上吸附的分子引起的化學增強，這兩者的作用使得目標分子的拉曼散射產生極大的增強效應。其增強因子一般可達10³～10⁷，有的甚至可以進行實現單分子檢測。這種增強效應僅有金、銀、銅少數幾種金屬，其中銀的效果增強最好。SERS現象的發現，使其在表面科學、分析科學和生物科學等領域得到廣泛地應用。

銀納米粒子屬于準納米材料范圍，具有很高的比表面積、表面能，具有十分優異的催化、生物兼容等性能。現已廣泛應用于催化劑材料、導電材料、生物醫用材料、光吸收材料、傳感器等。銀納米粒子因其獨特的理化性質使其有著廣泛地應用前景其制備方法以物理和化學方法為主。其中，物理方法主要為蒸發凝聚法好和離子濺射法，物理方法不易引入雜質，獲得的銀顆粒平均粒徑較小，但不易控制粒子的形貌。化學方法主要有高溫講解法、化學鍍法、化學還原法等。

核-殼式氧化石墨烯/銀復合材料的制備方法僅看到一篇文獻報道。美國《物理化學C》(The?Journal?of?Chemical?Physics，2014年118卷8993頁)報道了一種用化學氣相沉積的方法在金、銀納米粒子上包覆氧化石墨烯層狀結構。但此制備方法中氣相沉積儀器昂貴，普遍適變得微乎其微。

本方法是常溫下、水相中通過酸胺縮合的方法在銀粒子表面包覆氧化石墨烯，此種方法不僅操作簡單、而且成本廉價，所制備的核-殼式氧化石墨烯/銀復合材料不但阻止了銀與外界氧的接觸，而且也增強了SERS信號。

發明內容

為了克服背景技術的缺點，本發明提供了一種液相法制備核殼式氧化石墨烯/銀復合材料的方法，該制備方法工藝簡單，制備出的核殼式氧化石墨烯/銀復合材料純度較高，且具有抗氧化和重復使用性能。本發明制備的核殼式氧化石墨烯/銀復合材料可應用用水環境檢測、催化領域。

本發明是這樣實現的，一種核殼式氧化石墨烯/銀復合材料的制備方法，步驟如下：

1)、預氧化石墨粉的制備：

將總質量為10克的過硫酸鉀和五氧化二磷按1:1～1:10的比例加入到5～50毫升的濃硫酸(濃度98％)中，接著再向其中加入2～30克的石墨粉，然后攪拌，將溶液攪拌均勻后，置于50～90℃的油浴中反應1～48小時，然后取出并用超純水洗至中性后抽濾得到預氧化石墨粉，室溫干燥24小時，備用；

2)、尺寸可控氧化石墨烯的制備：

取步驟1)中得到的預氧化石墨粉1～10克，將其加入到20～200毫升的濃硫酸(濃度98％)中冰浴(0℃)20分鐘，然后在攪拌下緩慢加入6～60克的高錳酸鉀，繼續反應2～20小時；待反應完畢后，將其移入已經控溫為35℃的油浴中，在磁力攪拌器下劇烈攪拌2～48小時后，接著加入100～1000毫升的超純水，并保持高溫98℃下反應15～240分鐘；然后攪拌冷卻到室溫，再緩慢向溶液中加入1～20毫升的雙氧水，然后抽濾，將抽濾后得到的尺寸可控氧化石墨烯用稀鹽酸(濃度5％)進行洗滌去除雜質，最后用超純水洗滌產物并反復抽濾至中性，干燥后備用；

3)、表面修飾羧基的氧化石墨烯片層結構的制備：

首先取步驟2)得到的尺寸可控氧化石墨烯50～500毫克置于50～500毫升的超純水，中并放入超聲機中超聲分散1～4小時，待超聲分散均勻后，再向其溶液中加入5～10克的固態氫氧化鈉，完全溶解后再向溶液中加入5～10克的次氯酸鉀，待次氯酸鉀溶解后再將溶液置于超聲機中超聲4～24小時，得到的表面修飾羧基的氧化石墨烯最后用乙醇洗至中性后真空干燥備用；

4)、銀粒子的制備方法：