CN103949657B - 一种制备石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体的方法 - Google Patents

一种制备石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体的方法 Download PDF

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Abstract

本项发明涉及利用液相化学还原工艺并结合通过调整溶液pH值进行共沉淀的方法制备石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体，隶属纳米材料制备工艺技术领域。本项发明的特点是通过调整石墨烯/银、甲硫氨酸和硝酸铜混合溶液的pH值，使甲硫氨酸与铜离子在石墨烯/银表面异相成核而快速制备纳米聚集体。该工艺简便易行，可重复性高。制备的纳米聚集体在生物相容性电极、生物传感器、分子磁体等领域具有潜在的应用。

Description

一种制备石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体的方法
技术领域
本项发明涉及利用液相化学还原工艺并结合通过调整溶液pH值进行共沉淀的方法制备石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体，隶属纳米材料制备工艺技术领域。
背景技术
石墨烯是由碳原子组成的六角蜂窝状的二维晶格，具有巨大比表面积、高电子迁移率、较小质量密度、高热稳定性以及化学惰性等物理化学特性。石墨烯的这些特性使之能够成为一种理想的构建复合功能材料的基本组分，石墨烯复合材料在微纳电子器件、传感器、催化、储能、生物医学等领域具有广阔的应用前景。
近年来，分子磁体的设计与研究已成为材料领域新的研究热点。其中由金属和有机配体构成的金属配合物，因为其多样的结构变化和丰富的磁性行为，成为分子磁体中的关注点。而铜配合物，作为一种潜在的分子磁性材料，也受到了广泛的关注。在分子磁体的相关制备应用中，纳米聚集体由于其具有增加分子磁性的特点而受到了人们一定的关注。但是在纳米颗粒的合成、分散和处理过程中，大部分纳米颗粒不溶于任何溶液和聚合物，所以纳米聚集体的制备目前存在较多的难点。本发明采用的是液相化学还原工艺并结合通过调整溶液pH值进行共沉淀的方法制备石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体的制备。
发明内容
本发明目的是提供一种以还原后的石墨烯/银粉末、甲硫氨酸和硝酸铜为原料，利用液相化学还原工艺并结合通过调整溶液pH值进行共沉淀来制备石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体的方法。其制备过程和步骤如下所述：
A .石墨烯/银粉末配制
a.称取100mg氧化石墨，放入250ml烧杯中，加入100ml蒸馏水，配制氧化石墨悬浮液；
b.将上述悬浮液在室温下经低功率超声清洗器不连续超声处理，得到氧化石墨烯分散液；
c.经过静置，将分散液离心分离，其转速为8000r/min，时间为30min；移取上层棕褐色半透明液体于洁净玻璃瓶中备用；
d.称取300mg硝酸银，溶于20ml蒸馏水，将该溶液滴加到上述氧化石墨烯分散液中，搅拌；
e.移取0.02ml水合肼溶液(50%)于10ml蒸馏水中，然后缓慢滴加到上述氧化石墨烯硝酸银混合液中，搅拌，得到石墨烯/银分散液；
f.将石墨烯/银分散液放于烘箱内烘干，得到石墨烯/银粉末；
B .石墨烯/银/甲硫氨酸配置
a.称取150mg的石墨烯/银粉末，放入250ml烧杯中，加入100ml蒸馏水中，超声处理，配置石墨烯/银分散液以备用；
b.称取2.977g（可稍许过量）L-甲硫氨酸，放入100ml烧杯中，加入50ml蒸馏水，缓慢加热并保持搅拌，配置得到甲硫氨酸溶液；
c.将石墨烯/银分散液置于磁力搅拌器上，缓慢加入甲硫氨酸溶液，搅拌；该石墨烯/银与甲硫氨酸混合液pH值为4；
C .石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体制备
a.称取0.2416g的Cu(NO3)2·3H2O，放入50ml烧杯中，加入20ml蒸馏水配置得到硝酸铜溶液，pH值为3；
b.将上述硝酸铜溶液缓慢滴入石墨烯/银和甲硫氨酸混合分散液中，同时保持持续搅拌；
c.向石墨烯/银、甲硫氨酸和硝酸铜混合分散液中，逐滴滴加30%NaOH溶液，使该混合液pH调整在6~8之间，分散液中迅速析出沉淀；
d.经过静置，将混合液离心处理30min：其转速为2000r/min；将离心处理后的纳米聚集体放入烘箱，烘干即可制备获得石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体。
利用上述工艺制备的石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体具有以下形貌和结构特征：
(1)石墨烯呈褶皱状并被银纳米颗粒所覆盖，银纳米颗粒粒径约为10~70纳米左右。
(2)甲硫氨酸铜覆盖在石墨烯/银复合物上，甲硫氨酸铜的直径在微米级。
附图说明
图1为主要工艺流程图。
图2为石墨烯/银分散液透射电子显微镜（TEM）形貌。
图3为石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体透射电子显微镜（TEM）形貌。
图4为石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体X射线能谱(EDS)谱图。
图5为石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体X射线衍射(XRD)谱。
具体实施方式
现将本发明的具体实例详述于后。
实施例
制备石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体的过程和步骤如下所述：
A .石墨烯/银粉末配制
a.称取100mg氧化石墨，放入250ml烧杯中，加入100ml蒸馏水，配制氧化石墨悬浮液；
b.将上述悬浮液在室温下经低功率超声清洗器不连续超声处理，得到氧化石墨烯分散液；
c.经过静置，将分散液离心分离，其转速为8000r/min，时间为30min；移取上层棕褐色半透明液体于洁净玻璃瓶中备用；
d.称取300mg硝酸银，溶于20ml蒸馏水，将该溶液滴加到上述氧化石墨烯分散液中，搅拌；
e.移取0.02ml水合肼溶液(50%)于10ml蒸馏水中，然后缓慢滴加到上述氧化石墨烯硝酸银混合液中，搅拌，得到石墨烯/银分散液；
f.将石墨烯/银分散液放于烘箱内烘干，得到石墨烯/银粉末；
B .石墨烯/银/甲硫氨酸配置
a.称取150mg的石墨烯/银粉末，放入250ml烧杯中，加入100ml蒸馏水中，超声处理，配置石墨烯/银分散液以备用；
b.称取2.977g（可稍许过量）L-甲硫氨酸，放入100ml烧杯中，加入50ml蒸馏水，缓慢加热并保持搅拌，配置得到甲硫氨酸溶液；
c.将石墨烯/银分散液置于磁力搅拌器上，缓慢加入甲硫氨酸溶液，搅拌；该石墨烯/银与甲硫氨酸混合液pH值为4；
C .石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体制备
a.称取0.2416g的Cu(NO3)2·3H2O，放入50ml烧杯中，加入20ml蒸馏水配置得到硝酸铜溶液，pH值为3；
b.将上述硝酸铜溶液缓慢滴入石墨烯/银和甲硫氨酸混合分散液中，同时保持持续搅拌；
c.向石墨烯/银、甲硫氨酸和硝酸铜混合分散液中，逐滴滴加30%NaOH溶液，使该混合液pH调整在6~8之间，分散液中迅速析出沉淀；
d.经过静置，将混合液离心处理30min：其转速为2000r/min；将离心处理后的纳米聚集体放入烘箱，烘干即可制备获得石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体。
本发明的工艺流程可参见图1。
利用TEM，EDS，XRD对实例制备的石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体进行形貌和物相分析。
其测试结果表明于以下图中。
图2为石墨烯/银分散液TEM形貌。由图2可见，石墨烯呈褶皱状，在石墨烯上成核的银纳米颗粒呈不均匀分布，且粒径分布不均。
图3为石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体透射电子显微镜（TEM）形貌。图3可知，甲硫氨酸铜覆盖在石墨烯/银复合物上，直径为微米级，呈不均匀分布。
图4为石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体X射线能谱(EDS)谱图。图4的EDS谱图取自图3中方框区域。图谱中两个明显峰位对应银、铜元素，还有硫、碳和氧等元素的存在。说明该纳米聚集体表面有石墨烯、银、甲硫氨酸和甲硫氨酸铜等组成。
图5为石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体X射线衍射(XRD)谱。图中实线表示甲硫氨酸铜，虚线表示石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体。有四个明显的散射峰（）为纳米银的晶面衍射峰，其它均属于甲硫氨酸铜的衍射峰。

Claims (1)

1.一种制备石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：
A .石墨烯/银粉末配制
a.称取100mg氧化石墨，放入250ml烧杯中，加入100ml蒸馏水，配制氧化石墨悬浮液；
b.将上述悬浮液在室温下经低功率超声清洗器不连续超声处理，得到氧化石墨烯分散液；
c.经过静置，将分散液离心分离，其转速为8000r/min，时间为30min；移取离心分离后的上层棕褐色半透明液体于洁净玻璃瓶中备用；
d.称取300mg硝酸银，溶于20ml蒸馏水，将该溶液滴加到上述步骤c所得的上层棕褐色半透明液体中，搅拌；
e.移取0.02ml质量百分比浓度为50%的水合肼溶液于10ml蒸馏水中，然后缓慢滴加到上述氧化石墨烯硝酸银混合液中，搅拌，得到石墨烯/银分散液；
f.将石墨烯/银分散液放于烘箱内烘干，得到石墨烯/银粉末；
B .石墨烯/银/甲硫氨酸配置
a.称取150mg的石墨烯/银粉末，放入250ml烧杯中，加入100ml蒸馏水中，超声处理，配置石墨烯/银分散液以备用；
b.称取2.977gL-甲硫氨酸，放入100ml烧杯中，加入50ml蒸馏水，缓慢加热并保持搅拌，配置得到甲硫氨酸溶液；
c.将石墨烯/银分散液置于磁力搅拌器上，缓慢加入甲硫氨酸溶液，搅拌；该石墨烯/银与甲硫氨酸混合液pH值为4；
C .石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体制备
a.称取0.2416g的Cu(NO3)2·3H2O，放入50ml烧杯中，加入20ml蒸馏水配置得到硝酸铜溶液，pH值为3；
b.将上述硝酸铜溶液缓慢滴入石墨烯/银和甲硫氨酸混合分散液中，同时保持持续搅拌；
c.向石墨烯/银、甲硫氨酸和硝酸铜混合分散液中，逐滴滴加30%NaOH溶液，使该混合液pH调整在6~8之间，混合液中迅速析出沉淀；
d.经过静置，将混合液离心处理30min：其转速为2000r/min；将离心处理后的纳米聚集体放入烘箱，烘干即可制备获得石墨烯/银/甲硫氨酸铜纳米聚集体。
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