CN103991865A - 一种掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料制备方法 - Google Patents
一种掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103991865A CN103991865A CN201410224140.7A CN201410224140A CN103991865A CN 103991865 A CN103991865 A CN 103991865A CN 201410224140 A CN201410224140 A CN 201410224140A CN 103991865 A CN103991865 A CN 103991865A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- composite material
- mixed solvent
- znse
- deionized water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开一种采用混合溶剂法制备掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料的方法，其特征在于通过以下工艺实现：取适量氧化石墨烯配成石墨烯悬浮液；将ZnCl2加入氧化石墨烯悬浮液中，在温度60℃条件下充分搅拌，将Na2SeO3加入上述混合溶液，搅拌均匀；用水合肼、二已烯三胺和去离子水配制成一定体积比的混合溶剂，加入到混合溶液中搅拌均匀，转移到高压反应釜中，加热到 60℃～200℃反应24～96小时，即可到掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料。本发明方法操作简单，对设备要求低，重复性好，成本低。
Description
技术领域
本发明属于纳米复合材料合成领域，是一种采用混合溶剂法制备掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料的方法。
背景技术
通过向石墨烯掺氮可以改变石墨烯的电子结构和化学活性，ZnSe作为重要的宽带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料一直受到人们的重视,ZnSe(禁带宽度为2.7 eV)具有宽带隙、直接跃迁, 能在高温条件下工作等优点,可以用来制作非线性光电器件、蓝绿激光器件、光电探测器和核辐射探测器等，具有很好的光学特性。研究表明GN与ZnSe复合得到GN-ZnSe纳米复合材料的电化学性能和光电催化活性得到显著提高，基于这些性质GN-ZnSe纳米复合材料在污水处理、燃料电池、能源储备和制备纳米设备等领域具有广阔的应用前景。
目前有诸多研究集中在制备掺氮石墨烯的方法上，并在方面有相当的成就，常见制备掺氮石墨烯方法有：化学气相沉淀、氮等离子处理和电弧放电法。研究内容包括石墨烯掺杂Pt、Au、Ag、ZnO、CdS、ZnS等，其中ZnSe/石墨烯复合纳米粒子的方法并不多见。
Lin等人采用氮气等离子处理热剥离的石墨烯,成功制备出掺氮石墨烯,并发现这种材料在氧气还原方面具有较高的电催化活性,在金属-空气电池和燃料电池等领域有潜在的应用前景。参阅Journal of Materials Chemistry，2010年， 20（35），7491-7496页。
Li等人报道了用N2等离子处理化学还原法制备的石墨烯合成掺氮石墨烯的方法，并发现掺氮石墨烯对过氧化氢有强电催化活性和对葡萄糖氧化酶有快速直接的电子转移活性等性能。参阅ACS Nano, 2010年，4(4)，1790-1798页。
kang等人用合成的掺氮石墨烯制成具有扩充电容的异常长的震荡周期（>200000）、大功能容量（约为280F/g）和对灵活衬底具有兼容性的材料。参阅Nano Lett. 2011年, 11,2472–2477页。
Reddy等人在950℃下，通过用乙烷和乙腈为前驱体在铜箱基底上裂解合成掺氮石墨稀，并将其装配到锂离子电池负极,发现该材料的可逆充放电容量是纯石墨烯的2倍。参阅ACS Nano, 2010年, 4(11):6337-6342。
Xue等人]以乙酸锌、硫化钠、氨水和氧化石墨烯用水热法制备了石墨烯/ZnS量子点纳米复合材料。参阅Materials Letters， 2011年，65 卷 198–200页。
Chen等人采用溶剂热法，使用[ZnSe](DETA)0.5和氧化石墨烯为前驱体，制备掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料，并发现这种材料的电催化活性和光催化活性得到显著的提高，参阅ACS Nano，2012年，6（1）712-719页。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用混合溶剂法热法制备掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料的方法，这种方法通过一步法制备掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料本方法优点：
1、 反应温度低，无需催化剂，无需复杂器械；
2、 ZnSe在掺氮石墨烯表面分散均匀；
3、 制备步骤简易一步合成，适合用于工业大量生产；
4、 组份可控，可以制备不同复合比例的掺氮石墨烯/ZnSe复合纳米材料；
5、 原理清晰可移植性强，可以用于其它复合材料例如GN/ZnTe复合纳米材料的制备。
本发明是通过以下工艺过程实现的：
将氧化石墨烯分散到去离子水中，超声波处理，制备氧化石墨烯分散溶液。将ZnCl2加入到氧化石墨烯分散溶液中，在温度60℃下磁搅拌2h，在这步骤中，使Zn2+在库伦静电作用下均匀吸附到氧化石墨烯薄膜表面上，然后将Na2SeO3加入上述混合溶液，搅拌均匀。用水合肼、二乙烯三胺和去离子水配制成混合溶剂，并将混合溶剂加入到混合溶液中，搅拌均匀，然后将悬浮液转移到高压反应釜中，置于180℃烘箱反应24h。反应结束后自然冷却至室温，收集沉积物，加入离心机中离心处理，用去离子水和无水乙醇洗涤数次。将得到的产物在真空干燥箱中60 ℃恒温干燥6h后，收集样品。
附图说明
图1实施例1产品和ZnSe XRD对比图谱；
图2实施例1产品的SEM图谱；
图3实施例1产品的TEM图谱；
图4实施例1产品的拉曼图谱；
图5实施例1产品和GO的XPS全谱对比图谱；
图6、实施例1产品和GO在C1s区的XPS高清对比图谱；
图7、实施例1产品和GO在O1s区的XPS高清对比图谱；
具体实施方式
实施例1
A、 将36mg氧化石墨烯分散到16ml去离子水中，超声波处理，制备氧化石墨烯分散溶液；
B、 将0.1mol ZnCl2加入氧化石墨烯分散溶液中，在温度60℃下磁搅拌2h，在这步骤中，使在库仑静电作用下均匀吸附到氧化石墨烯薄膜表面；
C、 然后将0.1mol Na2SeO3加入到上述混合溶液，搅拌均匀。取10ml水合肼、28ml二乙烯三胺和16ml去离子水配制成混合溶剂，并将混合溶剂加入到混合溶液中，搅拌均匀，然后将悬浮液转移到高压反应釜中，置于180℃烘箱反应24h。
D、 反应结束后自然冷却至室温，收集沉积物，加入离心机中并加入去离子水或无水乙醇洗涤(用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次),离心（转速3000r/min）5min后收集沉淀物。
E、 将得到的产物在真空干燥箱中60 ℃恒温干燥6h后，收集样品。
图1实施例1产品和ZnSe XRD对比图谱；
图2实施例1产品的SEM图谱；
图3实施例1产品的HRTEM图谱；
图4实施例1产品的拉曼图谱；
图5实施例1产品和GO的XPS全谱对比图谱；
图6、实施例1产品和GO在C1s区的XPS高清对比图谱；
图7、实施例1产品和GO在O1s区的XPS高清对比图谱；
如图1所示，为所得产物的XRD图。结果显示所得产物为六方纤锌矿型ZnSe和石墨烯的混合相，ZnSe的衍射峰与PDF#65-7409卡片相符。
如图2所示，为所得产物的SEM图，掺杂的颗粒分散性好。ZnSe纳米颗粒分散在石墨烯薄片上。
如图3所示，为所得产物的HRTEM图，掺杂的颗粒分散性好。ZnSe纳米颗粒分散在石墨烯薄片上，可清晰看到石墨烯的褶皱。
如图4所示，为所得产物的拉曼图，图中可见样品的D峰在1340.50cm-1，G峰在1580.30cm-1。
如图5所示，为所得产物的和GO的XPS全谱对比图谱。
如图6所示，为所得产物和GO在C1s区的XPS高清对比图谱。图中可见与GO比较，掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料样品的C=C明显增加，C-O明显消失。
如图7所示，为所得产物和GO在O1s区的XPS高清对比图谱。图中可见与GO比较，掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料样品的C-OH和 C=O明显减少。
实施例2
A、 将36mg氧化石墨烯分散到16ml去离子水中，超声波处理，制备氧化石墨烯分散溶液；
B、 将0.1mol ZnCl2加入氧化石墨烯分散溶液中，在温度60℃下磁搅拌2h，在这步骤中，使在库伦静电作用下均匀吸附到氧化石墨烯薄膜表面；
C、 然后将0.1mol Na2SeO3加入到上述混合溶液，搅拌均匀。取10ml水合肼、28ml二乙烯三胺和16ml去离子水配制成混合溶剂，并将混合溶剂加入到混合溶液中，搅拌均匀，然后将悬浮液转移到高压反应釜中，置于160℃烘箱反应24h。
D、 反应结束后自然冷却至室温，收集沉积物，加入离心机中并加入去离子水或无水乙醇洗涤(用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次),离心（转速3000r/min）5min后收集沉淀物。
E、 将得到的产物在真空干燥箱中60 ℃恒温干燥6h后，收集样品。
实施例3
A、 将36mg氧化石墨烯分散到16ml去离子水中，超声波处理，制备氧化石墨烯分散溶液；
B、 将0.1mol ZnCl2加入氧化石墨烯分散溶液中，在温度60℃下磁搅拌2h，在这步骤中，使在库伦静电作用下均匀吸附到氧化石墨烯薄膜表面；
C、 然后将0.1mol Na2SeO3加入到上述混合溶液，搅拌均匀。取10ml水合肼、28ml二乙烯三胺和16ml去离子水配制成混合溶剂，并将混合溶剂加入到混合溶液中，搅拌均匀，然后将悬浮液转移到高压反应釜中，置于200℃烘箱反应24h。
D、 反应结束后自然冷却至室温，收集沉积物，加入离心机中并加入去离子水或无水乙醇洗涤(用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次),离心（转速3000r/min）5min后收集沉淀物。
E、 将得到的产物在真空干燥箱中60 ℃恒温干燥6h后，收集样品。
实施例4
A、 将36mg氧化石墨烯分散到16ml去离子水中，超声波处理，制备氧化石墨烯分散溶液；
B、 将0.1mol ZnCl2加入氧化石墨烯分散溶液中，在温度60℃下磁搅拌2h，在这步骤中，使在库伦静电作用下均匀吸附到氧化石墨烯薄膜表面；
C、 然后将0.1mol Na2SeO3加入到上述混合溶液，搅拌均匀。取10ml水合肼、28ml二乙烯三胺和16ml去离子水配制成混合溶剂，并将混合溶剂加入到混合溶液中，搅拌均匀，然后将悬浮液转移到高压反应釜中，置于200℃烘箱反应48h。
D、 反应结束后自然冷却至室温，收集沉积物，加入离心机中并加入去离子水或无水乙醇洗涤(用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次),离心（转速3000r/min）5min后收集沉淀物。
E、 将得到的产物在真空干燥箱中60 ℃恒温干燥6h后，收集样品。
实施例5
A、 将36mg氧化石墨烯分散到16ml去离子水中，超声波处理，制备氧化石墨烯分散溶液；
B、 将0.1mol ZnCl2加入氧化石墨烯分散溶液中，在温度60℃下磁搅拌2h，在这步骤中，使在库伦静电作用下均匀吸附到氧化石墨烯薄膜表面；
C、 然后将0.1mol Na2SeO3加入到上述混合溶液，搅拌均匀。取10ml水合肼、28ml二乙烯三胺和16ml去离子水配制成混合溶剂，并将混合溶剂加入到混合溶液中，搅拌均匀，然后将悬浮液转移到高压反应釜中，置于180℃烘箱反应72h。
D、 反应结束后自然冷却至室温，收集沉积物，加入离心机中并加入去离子水或无水乙醇洗涤(用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次),离心（转速3000r/min）5min后收集沉淀物。
E、 将得到的产物在真空干燥箱中60 ℃恒温干燥6h后，收集样品。
实施例6
A、 将36mg氧化石墨烯分散到16ml去离子水中，超声波处理，制备氧化石墨烯分散溶液；
B、 将0.1mol ZnCl2加入氧化石墨烯分散溶液中，在温度60℃下磁搅拌2h，在这步骤中，使在库伦静电作用下均匀吸附到氧化石墨烯薄膜表面；
C、 然后将0.1mol Na2SeO3加入到上述混合溶液，搅拌均匀。取10ml水合肼、28ml二乙烯三胺和16ml去离子水配制成混合溶剂，并将混合溶剂加入到混合溶液中，搅拌均匀，然后将悬浮液转移到高压反应釜中，置于180℃烘箱反应96h。
D、 反应结束后自然冷却至室温，收集沉积物，加入离心机中并加入去离子水或无水乙醇洗涤(用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次),离心（转速3000r/min）5min后收集沉淀物。
E、 将得到的产物在真空干燥箱中60 ℃恒温干燥6h后，收集样品。
Claims (3)
1.一种掺氮石墨烯/纳米复合材料的制备方法，在ZnCl2溶液、GO悬浮液、Na2SeO3溶液和水合肼、二乙烯三胺与去离子水混合溶剂的多元混合体系中，160℃～200℃反应24～96小时，即得到掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其特征在于，在制备掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料过程中混合溶剂热反应温度范围为160-200℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在制备掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料过程中混合溶剂热反应时间范围为24-96h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410224140.7A CN103991865A (zh) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | 一种掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410224140.7A CN103991865A (zh) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | 一种掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103991865A true CN103991865A (zh) | 2014-08-20 |
Family
ID=51306247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410224140.7A Pending CN103991865A (zh) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | 一种掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103991865A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104477854A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-04-01 | 武汉理工大学 | 三元半导体量子点∕石墨烯功能复合材料及其制备方法 |
| CN105552392A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-05-04 | 复旦大学 | 二硒化钴/石墨碳复合材料氧气还原催化剂及其制备方法 |
| CN105696014A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-06-22 | 西安交通大学 | 一种氮掺杂石墨烯N-rGO与纳米片层团簇MoSe2复合结构及制备方法 |
| CN106904579A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-06-30 | 云南师范大学 | 一种制备二硒化钼量子点的方法 |
| CN111604064A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-09-01 | 河南大学 | 硒化锌微球的无污染水热法合成方法及其复合材料的合成方法 |
-
2014
- 2014-05-26 CN CN201410224140.7A patent/CN103991865A/zh active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104477854A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-04-01 | 武汉理工大学 | 三元半导体量子点∕石墨烯功能复合材料及其制备方法 |
| CN104477854B (zh) * | 2014-11-17 | 2016-06-22 | 武汉理工大学 | 三元半导体量子点∕石墨烯功能复合材料及其制备方法 |
| CN105552392A (zh) * | 2016-01-06 | 2016-05-04 | 复旦大学 | 二硒化钴/石墨碳复合材料氧气还原催化剂及其制备方法 |
| CN105696014A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-06-22 | 西安交通大学 | 一种氮掺杂石墨烯N-rGO与纳米片层团簇MoSe2复合结构及制备方法 |
| CN105696014B (zh) * | 2016-03-16 | 2018-06-26 | 西安交通大学 | 一种氮掺杂石墨烯N-rGO与纳米片层团簇MoSe2复合结构及制备方法 |
| CN106904579A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-06-30 | 云南师范大学 | 一种制备二硒化钼量子点的方法 |
| CN111604064A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-09-01 | 河南大学 | 硒化锌微球的无污染水热法合成方法及其复合材料的合成方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102070140B (zh) | 一种利用强碱化学处理得到高比表面积石墨烯材料的方法 | |
| Chakrabarty et al. | RGO-MoS2 supported NiCo2O4 catalyst toward solar water splitting and dye degradation | |
| Huang et al. | Photocatalytic applications of two-dimensional Ti3C2 MXenes: a review | |
| Luo et al. | Heterostructured Bi2S3–Bi2O3 nanosheets with a built-in electric field for improved sodium storage | |
| Ma et al. | Effective photoinduced charge separation and photocatalytic activity of hierarchical microsphere-like C60/BiOCl | |
| Wang et al. | High-performance aluminum-ion battery with CuS@ C microsphere composite cathode | |
| Zheng et al. | Nearly monodisperse CuInS2 hierarchical microarchitectures for photocatalytic H2 evolution under visible light | |
| Liu et al. | Dendritic CuSe with hierarchical side-branches: synthesis, efficient adsorption, and enhanced photocatalytic activities under daylight | |
| CN103991865A (zh) | 一种掺氮石墨烯/ZnSe纳米复合材料制备方法 | |
| CN103934471B (zh) | 一种石墨烯负载锡镍纳米合金粒子复合材料的制备方法 | |
| CN104733716B (zh) | 一种钼氧化物/氮掺杂碳复合电极材料及其制备方法 | |
| CN102698728B (zh) | 一种二氧化钛纳米管/石墨烯复合材料及其制备方法 | |
| Li et al. | Advanced MoS2 and graphene heterostructures as high-performance anode for sodium-ion batteries | |
| CN102180462B (zh) | 在可控气氛环境中用微波辐照制备改性石墨烯材料的方法 | |
| CN113629249B (zh) | 一种应用于锂硫电池正极的MXene基负载铂催化剂的制备方法 | |
| Rani et al. | Harnessing photo/electro-catalytic activity via nano-junctions in ternary nanocomposites for clean energy | |
| CN105489874A (zh) | 一种高电学性能二氧化锡纳米颗粒及其制备方法 | |
| CN102751496A (zh) | 磷酸铁锂/石墨烯纳米复合材料的制备方法 | |
| Li et al. | Highly crystalline mesoporous TiO2 (B) nanofibers | |
| Chen et al. | Designing of carbon cloth@ Co-MOF@ SiO2 as superior flexible anode for lithium-ion battery | |
| Xiao et al. | Microwave‐Positioning Assembly: Structure and Surface Optimizations for Catalysts | |
| Ding et al. | Nitrogen-doped Ti3C2 MXene quantum dots/1D CdS nanorod heterostructure photocatalyst of highly efficient hydrogen evolution | |
| Zhang et al. | In situ synthesis of Pt/TiO2 nanosheets on flexible Ti mesh for efficient and cyclic phenol removal | |
| Raman et al. | Investigation of photoelectrochemical activity of cobalt tin sulfide synthesized via microwave-assisted and solvothermal process | |
| CN114505080A (zh) | 原位制备SnO2/SnS2异质结光催化剂的方法及其使用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140820 |