[發明專利]一種石墨烯/殼聚糖復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611024576.7
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106700136B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 陳艷軍;劉明陽;王藝峰;章政;郭傳航;薛武子
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08L5/08
• 分類號: C08L5/08;C08K9/04;C08K3/04;C25D9/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

1.一種石墨烯/殼聚糖復合材料，其特征在于：它由以下方法制備得到：

1)制備改性石墨烯分散液：將氧化石墨加入到氫氧化鈉水溶液中，超聲分散得到質量濃度為2.5～5mg/mL的氧化石墨烯分散液；將殼聚糖季銨鹽加入到蒸餾水中，充分攪拌得到質量濃度為3～5mg/mL的殼聚糖季銨鹽水溶液；然后將上述氧化石墨烯分散液加入到殼聚糖季銨鹽水溶液中進行混合，氧化石墨烯分散液與殼聚糖季銨鹽水溶液質量比為10～20：50～100，在室溫下攪拌得到混合溶液，然后調節所得混合溶液的pH值至9～11，再將水合肼滴加到混合溶液中，使水合肼在混合溶液中的質量濃度為3～4mg/mL，在室溫下攪拌反應10～30分鐘，然后升溫至60～90℃攪拌反應2～8小時，得到黑色的絮狀沉淀，對沉淀物過濾、洗滌、干燥得到殼聚糖季銨鹽改性石墨烯，再將所得殼聚糖季銨鹽改性石墨烯加入到蒸餾水中，超聲分散得到質量濃度為3～9mg/mL的改性石墨烯分散液；

2)配制殼聚糖溶液：將殼聚糖加入到醋酸水溶液中，在15～30℃下攪拌12～32小時至殼聚糖充分溶解，再用乙酸鈉水溶液調節殼聚糖溶液的pH值為5.4～5.8，采用布氏漏斗進行過濾配制得到質量濃度為20～30mg/mL的殼聚糖溶液；

3)配制石墨烯/殼聚糖電沉積液：將60～100體積份步驟2)所得殼聚糖溶液加入到80～100體積份步驟1)所得改性石墨烯分散液中，在10～30℃下攪拌均勻得到石墨烯/殼聚糖電沉積液；

4)陽極電沉積方法制備石墨烯/殼聚糖復合材料：將步驟3)所得石墨烯/殼聚糖電沉積液超聲分散除去氣泡，以金屬銅或銀或鐵作為電沉積的陽極電極材料，以鉑片作為電沉積的陰極電極材料，將陽極電極材料和陰極電極材料同時浸入石墨烯/殼聚糖電沉積液中，采用高精度可編程直流電源進行電沉積，電沉積結束后在陽極電極材料表面得到石墨烯/殼聚糖復合材料。

2.根據權利要求1所述的石墨烯/殼聚糖復合材料，其特征在于：步驟1)所述氫氧化鈉水溶液濃度為0.03-0.07M。

3.根據權利要求1所述的石墨烯/殼聚糖復合材料，其特征在于：步驟2)所述醋酸水溶液體積濃度為0.25-0.3％。

4.根據權利要求1所述的石墨烯/殼聚糖復合材料，其特征在于：步驟2)所述乙酸鈉水溶液濃度為1.0～2.0M。

5.根據權利要求1所述的石墨烯/殼聚糖復合材料，其特征在于，步驟4)所述進行電沉積的工藝為：陽極電極材料和陰極電極材料之間的距離為1～2cm，采用高精度可編程直流電源施加恒定電壓1.0～1.5V進行電沉積，電沉積時間為3～9分鐘。

6.一種權利要求1-5任一所述的石墨烯/殼聚糖復合材料的制備方法，其特征在于步驟如下：

1)制備改性石墨烯分散液：將氧化石墨加入到氫氧化鈉水溶液中，超聲分散得到質量濃度為2.5～5mg/mL的氧化石墨烯分散液；將殼聚糖季銨鹽加入到蒸餾水中，充分攪拌得到質量濃度為3～5mg/mL的殼聚糖季銨鹽水溶液；然后將上述氧化石墨烯分散液加入到殼聚糖季銨鹽水溶液中進行混合，氧化石墨烯分散液與殼聚糖季銨鹽水溶液質量比為10～20：50～100，在室溫下攪拌得到混合溶液，然后調節所得混合溶液的pH值至9～11，再將水合肼滴加到混合溶液中，使水合肼在混合溶液中的質量濃度為3～4mg/mL，在室溫下攪拌反應10～30分鐘，然后升溫至60～90℃攪拌反應2～8小時，得到黑色的絮狀沉淀，對沉淀物過濾、洗滌、干燥得到殼聚糖季銨鹽改性石墨烯，再將所得殼聚糖季銨鹽改性石墨烯加入到蒸餾水中，超聲分散得到質量濃度為3～9mg/mL的改性石墨烯分散液；

2)配制殼聚糖溶液：將殼聚糖加入到醋酸水溶液中，在15～30℃下攪拌12～32小時至殼聚糖充分溶解，再用乙酸鈉水溶液調節殼聚糖溶液的pH值為5.4～5.8，采用布氏漏斗進行過濾配制得到質量濃度為20～30mg/mL的殼聚糖溶液；

3)配制石墨烯/殼聚糖電沉積液：將60～100體積份步驟2)所得殼聚糖溶液加入到80～100體積份步驟1)所得改性石墨烯分散液中，在10～30℃下攪拌均勻得到石墨烯/殼聚糖電沉積液；

4)陽極電沉積方法制備石墨烯/殼聚糖復合材料：將步驟3)所得石墨烯/殼聚糖電沉積液超聲分散除去氣泡，以金屬銅或銀或鐵作為電沉積的陽極電極材料，以鉑片作為電沉積的陰極電極材料，將陽極電極材料和陰極電極材料同時浸入石墨烯/殼聚糖電沉積液中，采用高精度可編程直流電源進行電沉積，電沉積結束后在陽極電極材料表面得到石墨烯/殼聚糖復合材料。