[發明專利]一種石墨烯夾心納米金顆粒納米片及其制備方法

有效

• 申請號: 201810643485.4
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108580883B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 俞書宏;朱洪武
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王洋;趙青朵

本發明提供了一種石墨烯夾心金納米顆粒的納米片的制備方法，利用靜電誘導組裝進行次序組裝得到氧化石墨烯復合膜，再將膜進行還原得到石墨烯復合膜，最后將復合膜粉碎得到納米片，該納米片具有夾心結構，金納米顆粒位于石墨化程度比較高的石墨烯層間。得益于石墨烯很好的限域和隔離效應，該復合納米片中的金納米顆粒具有良好的熱穩定性，在加熱到500℃時，仍然能維持原來的形狀而不團聚，此納米片具有良好的光熱效果，當將納米片抽濾在濾紙上時，具有良好的光吸收，在光的照射下能夠達到很高的溫度；將膜制備成光熱水蒸發器后，具有較高的水蒸發效率，在10kW的光強下達87.9％，可以應用于海水淡化等需要在高溫下進行的領域。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，尤其是涉及一種石墨烯夾心金納米顆粒納米片及其制備方法。

背景技術

目前，由于金屬納米顆粒具有顯著的等離子體效應，因而在光熱轉換材料中具有廣泛的應用，特別是利用太陽能進行水蒸發進行污水凈化或者海水蒸發淡化等。然而，金屬納米顆粒具有超高的比表面積，表面的原子處于不平衡狀態，且存在很多的懸鍵，傾向于與其他原子結合，因而具有較高的活性。根據愛因斯坦模型，表面的原子的熱穩定性相對于本體晶格中的原子較差，會在遠低于熔點的情況下產生融化，也就是通常所謂的表面熔融效應。高光強產生的高溫會將納米顆粒熔融，長時間使用后，性能會出現明顯的衰減。因而，良好的熱穩定性和化學穩定性對于維持金屬納米顆粒的性能具有重要的作用。

納米限域效應為解決這些問題提供了良好的方法。當限域空間減小到一定尺度時，經典熱力學的熔點理論和Gibbs–Thomson效應便不再適用。例如，限域在碳納米管中的物質的熔點具有超高的熔點，此外，具有優異熱穩定性的納米催化劑也被制備出來，例如，強作用配體的金納米顆粒，限域在多孔硅(SBA-15)中的鉑納米顆粒和銀納米顆粒等。

《自然光子學》期刊2016年第10卷393頁起報了到一種基于鋁納米顆粒的等離子體效應的器件，鋁納米顆粒均勻的負載在陽極氧化鋁上，該器件在可見光及紅外波段都具有良好的等離子體響應和顯著增強的光熱轉換效率。

《先進材料》期刊2015年第27卷2768頁起報道了一種具有等離子體效應的薄膜，他們將金納米顆粒的膜負載在無塵紙上，這種等離子效應的膜可以達到原位高溫從而實現水的蒸發，具有較高的蒸發效率(77.8％)。

《科學報告》期刊2015年第5卷13600頁起報道了一種陽極氧化鋁負載的金顆粒的膜，在光強為～14.3kW m^-2的氙燈的照射下，表面溫度可以超過160℃，納米金顆粒因為溫度過高而熔融在一起。

《物理化學期刊B》期刊2005年第109卷3104頁起報道了激光誘導的金納米顆粒的表面熔融效應，由于表面熔融效應，在遠低于金熔點(1060℃)的情況下，金納米顆粒就出現變形，他們使用透射電子顯微鏡直接觀察到了形狀轉變的過程。

《美國化學會制》期刊2006年第128卷15756頁起報道了介孔二氧化硅(SBA-15)限域的銀納米顆粒，發現未限域的銀納米顆粒在低于773K的溫度下就開始發生熔融而團聚，SBA-15限域的銀顆粒在高于873K的溫度下才開始發生熔融，證明了限域效應有利于金屬納米顆粒的熱穩定性。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種石墨烯夾心金納米顆粒納米片的制備方法，本發明制備得到的石墨烯夾心金納米顆粒納米片熱穩定性好，光熱轉換效率高。

本發明提供了一種石墨烯夾心金納米顆粒納米片的制備方法，包括以下步驟：

A)在基板上形成氧化石墨烯膜；

B)采用修飾劑修飾氧化石墨烯膜表面，得到帶正電的氧化石墨烯膜；

C)將金顆粒復合在所述修飾的氧化石墨烯膜上，得到金顆粒-氧化石墨烯復合膜；