[發明專利]一種鍍銅納米粒子石墨烯復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810567610.8
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108751176A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 馬穎;安博星;戢鴻澤;劉璐;李墨文;任品橋
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 崔蘭蒔

一種鍍銅納米粒子石墨烯復合材料的制備方法，屬于石墨烯應用技術領域；方法為：1)將EDTA·2Na粉末加入至CuSO₄溶液中，在磁力攪拌條件下，充分混合，制得混合溶液A；2)將石墨烯粉體加入至混合溶液A中，制得混合溶液B后超聲分散；3)將還原劑加入到混合溶液B中，制得混合溶液C；用NaOH調節混合溶液C體系，得到紅黑色鍍銅納米粒子石墨烯復合材料沉淀；4)將紅黑色鍍銅納米粒子石墨烯復合材料沉淀，過濾，清洗，固體產物在真空條件下烘干制得鍍銅納米粒子石墨烯復合材料。本發明方法制備的復合材料雜質含量低；在石墨烯表面吸附的銅納米顆粒粒徑小，分布均勻，和石墨烯的結合強度高，提高復合材料的電學性能。

技術領域

本發明涉及石墨烯應用技術領域，特別是涉及一種鍍銅納米粒子石墨烯復合材料的制備方法。

背景技術

自2004年被發現以來，石墨烯以其獨特的晶體結構和優異的物理特性引起了研究者們的廣泛關注。石墨烯是由單層碳原子緊密堆積形成的碳質新材料，是目前世界上最薄的二維材料，厚度只有0.335nm。石墨烯的這種特殊晶體結構使其具有優異的力學、熱學和電學性能。另外，石墨烯還有超大的比表面積(2630m²/g)，是目前在常溫下導電性能最好的材料。石墨烯這些特殊性能使其在電子信息、能源新材料以及軍事工業等領域顯示出廣闊的應用前景。然而，由于石墨烯的厚度在納米尺度，未經表面處理的石墨烯粉體通常會發生相互團聚以降低表面能。而在實際應用中，團聚在一起的石墨烯無法在宏觀尺度下形成有效的導電網絡或無法相互疊加構成致密的薄膜結構，而宏觀尺度下形成的導電網絡或致密的薄膜結構是石墨烯宏觀應用的兩種主要形式。

金屬納米粒子由于其特殊的屬性，在光學、磁學、熱學、電子學、光電子學、催化、信息存儲、生物標定、傳感等方面具有重要的應用前景。近年來，將不同功能的金屬納米粒子通過適當的方法組裝，已獲得一些具有獨特的電學、光學、磁學、力學性能的多功能復合材料。石墨烯具有的獨特的二維褶皺結構和較大比表面積使其成為金屬納米粒子的最佳載體。石墨烯負載金屬納米粒子制備復合材料，不僅可以增大金屬納米粒子的表面積，增強金屬納米粒子的活性，減少金屬納米粒子在應用中的損耗，而且可以產生全新的作用。此外，由于片層間范德華力的作用，石墨烯有不可逆團聚的趨勢，而存在于石墨烯層間的金屬納米粒子正好起到分離鄰近石墨烯片層，防止發生團聚的作用。

盡管目前對于石墨烯負載金屬納米粒子復合材料的制備方法已有一些報道，但這些報道中石墨烯負載的金屬納米粒子主要包括Au、Pt、Ag、Pd等貴金屬納米粒子。而銅作為一種重要的金屬元素，分布量大，價格低廉，而且銅納米材料可作為高性能塊體材料的原料。通過液相化學還原法，在堿性條件下，從原子水平上在石墨烯表面組裝銅納米粒子，以實現對粒徑和形貌的控制，從而使所得石墨烯復合材料具有優異的電傳導和熱傳導性能。該制備方法具有工藝簡單，便捷，高效的特點。石墨烯負載銅納米粒子復合材料在納米電子學、機械、印刷電路等領域必將發揮巨大作用。

發明內容

針對現有技術不足，本發明提供一種鍍銅納米粒子石墨烯復合材料的制備方法。該方法以石墨烯粉體作為載體，以五水硫酸銅(CuSO₄·5H₂O)為前驅體，以乙二胺四乙酸二鈉鹽(EDTA·2Na)作為絡合劑，以甲醛(CH₂O)、硼氫化鈉(NaBH₄)、二甲基胺硼烷(DMAB)為還原劑，以氫氧化鈉(NaOH)作為pH調節劑，以去離子水作為溶劑，用化學還原法在石墨烯表面鍍銅納米粒子獲得復合材料。

本發明一種鍍銅納米粒子石墨烯復合材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：

(1)按摩爾比，EDTA·2Na：CuSO₄·5H₂O＝(0.6～0.95)：1，將EDTA·2Na粉末加入至CuSO₄水溶液中，其中CuSO₄溶液的摩爾濃度為0.08～0.12mol/L；