[發明專利]油/水兩相界面制備石墨烯/量子點納米復合材料的方法及得到的復合材料

有效

• 申請號: 201710859072.5
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107500272B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 張艷;任建國;黃友元;岳敏
• 申請（專利權）人: 貝特瑞新材料集團股份有限公司
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;C01B19/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明公開了一種油/水兩相界面制備石墨烯/量子點納米復合材料的方法及得到的復合材料，所述方法包括：1)將環氧基團改性的氧化還原石墨烯分散于油相中；2)將氨基改性的量子點分散于水中；3)步驟1)的油相分散液和步驟2)的水相溶液混合，攪拌反應，在兩相界面處生成石墨烯/量子點納米復合材料。本發明為不同溶解相體系的石墨烯與量子點材料的復合組裝提供了一個可控場所，在常溫即可簡單快速地實現石墨烯與量子點的復合，該反應所需原料簡單易得、成本低、毒性小，反應條件溫和，操作簡單易行。而且，制備得到的復合材料中石墨烯與量子點間的共價鍵作用使得其結合作用力強，量子點可均勻分散到石墨烯片層及表面，不易產生團聚現象。

技術領域

本發明屬于納米復合材料制備技術領域，涉及一種油/水兩相界面制備石墨烯/量子點納米復合材料的方法及得到的復合材料。

背景技術

石墨烯/半導體量子點復合材料因綜合了石墨烯的高電子遷移率、大比表面積和半導體量子點獨特的光學性能等優點，在光電器件、傳感器等領域中得到了廣泛的應用。目前有關石墨烯與量子點的復合方法陸續被報道，如水熱法、溶劑熱法和電化學法等。

專利CN101913600B利用化學氧化還原后的石墨烯與量子點在水中互溶的特點，采用水浴或高壓釜熱處理的方法，通過石墨烯表面羥基與量子點表面羧基的共價作用形成石墨烯與量子點的復合材料，但該技術反應需要高溫高壓且反應過程較長。

專利CN101696002A通過表面修飾或配體置換在納米顆粒表面覆蓋含有π鍵的吡啶、芘等衍生物，進而與石墨烯在共混溶液中進行非共價復合，但該技術采用的原料毒性大、成本昂貴，且制備合成工藝復雜。

專利CN105399080A通過表面改性制備表面帶有豐富磺酸基團的石墨烯材料，所制備的石墨烯在水中具有很好的分散性，可與量子點的水溶液形成均一相，并且通過石墨烯表面的磺酸基與量子點表面的氨基間的靜電作用制備石墨烯/量子點復合材料。

綜上可以看出，多數的復合方法中石墨烯和量子點的溶解性相似，反應都是在同一溶解相中進行的，都屬于體相組裝。然而，針對于不同溶解相體系的石墨烯與量子點材料的復合組裝，至今仍鮮有報道。因此，根據石墨烯與量子點的表面化學特性，開發一種簡單、高效的組裝方法，為不同體系和不同流動相的石墨烯與量子點材料的復合組裝提供一個可控場所，有著重要的意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于為不同溶解相體系的石墨烯與半導體量子點提供一種油/水兩相界面組裝方法，更具體地提供了一種油/水兩相界面制備石墨烯/量子點納米復合材料的方法及得到的復合材料。本發明在常溫下即可簡單快速地實現石墨烯與量子點的復合，該反應所需原料簡單易得、成本低、毒性小，反應條件溫和，操作簡單易行，具有良好的普適性。而且，制備得到的復合材料中石墨烯與量子點間的共價鍵作用使得其結合作用力強，量子點可均勻分散到石墨烯片層中，不易產生團聚現象。

本發明中，所述“油/水兩相界面制備石墨烯/量子點納米復合材料”中的油/水兩相界面指的是油相和水相形成的兩相界面。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種油/水兩相界面制備石墨烯/量子點納米復合材料的方法，包括以下步驟：

(1)制備環氧基團改性的氧化還原石墨烯，并分散于油相中，得到油相石墨烯分散液；

(2)制備氨基改性的量子點，并分散于水中，得到水相量子點溶液；

(3)將油相石墨烯分散液和水相量子點溶液混合，攪拌反應，在油相和水相形成的兩相界面處反應生成石墨烯/量子點納米復合材料。

本發明的方法中，所述“環氧基團改性的氧化還原石墨烯”中，所述氧化還原石墨烯(即reduced grapheme oxide，rGO)是由氧化石墨烯經還原得到的。