CN104308178A - 一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法，按照10:1:1-1:1:1的体积比，将市面上可以出售的饮料、0.01-100g/L的银氨溶液与0.01-0.5g/L的氧化石墨烯溶液混合，在20℃-60℃的温度条件下超声1-10h，然后移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中160-200℃保温1-24h，自然冷却后，用乙醇和去离子水反复清洗，离心，干燥处理后得到石墨烯-纳米银复合材料。本发明利用氧化石墨、银氨为原料，直接采用市面上可以出售的果汁类饮料、茶类饮料作为还原剂，在不添加任何稳定剂/分散剂的条件下，一步法制得纳米银-石墨烯复合材料，具备工艺简单、原料来源广泛、反应温和、绿色环保等优点。

Description

一种石墨烯 - 纳米银复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，特别涉及一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法。
背景技术
2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫，利用撕透明胶带的方法，成功地从石墨中分离出单层原子排列的石墨烯，两人也因此获得2010年的诺贝尔物理学奖（Science,2004,306( 5696):666-669）。石墨烯由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型蜂巢晶格，其结构单元为碳六元环，它是一种只有单层碳原子厚度的二维材料。石墨烯是构成碳基材料的基本机构单元。它可以包裹形成零维Fullerenes，卷成一维carbon nanotube，层层堆积成三维graphite。从石墨烯发现的那一天起，石墨烯就已经成为研究的热点和焦点，在超级电容器、透明电极、海水淡化、发光二极管、传感器、储氢、太阳能电池、催化剂载体、复合材料、生物支架材料、生物成像、药物输送、纺织、印染等领域有广泛的应用。
纳米银具有优良的传热性、导电性、表面活性和催化性能，在光学、催化、微电子、生物传感、抗菌等领域具有巨大的应用价值。
石墨烯是单原子厚度的二维石墨碳材料，具有高比表面积、突出的导热性能和力学性能、非凡的电子传递性能等一系列优异性质，是纳米银的理想载体，而存在于石墨烯层间的纳米银粒子可以起到分离邻近石墨烯片层，防止石墨烯发生团聚的作用。近年来有不少文献或专利报道了纳米银-石墨烯复合材料的制备和应用，但是它们多采用有毒的肼和硼氢化钠作为还原剂。例如Jianfeng Shen等利用硼氢化钠和乙二醇的混合还原剂制备了石墨烯−银纳米粒子复合材料（Nano Res.,2010, 3(5): 339-349）。
果汁饮料是一种在市场上广受欢迎的饮料，广义上也包括由蔬菜榨汁而成的蔬菜汁，它是按照一定比例与水和其他配料勾兑而成，主要生产厂家有汇源、农夫果园、哇哈哈、可口可乐、味全等。一般来说，其果汁含量应不低于10%，果汁饮料中保留有水果中相当一部分营养成分，例如维生素、矿物质、糖分、氨基酸和膳食纤维中的果胶等，口感也优于普通白开水。
茶饮料是指用水浸泡茶叶，经抽提、过滤、澄清等工艺制成的茶汤或在茶汤中加入水、糖液、酸味剂、食用香精、果汁或植（谷）物抽提液等调制加工而成的制品，具有茶叶的独特风味，含有天然茶多酚、咖啡碱、蛋白质、脂肪、维生素、多糖等多种有效成分，兼有营养、保健功效，是清凉解渴的多功能饮料。
近年来，采用绿色、环保、高效和廉价的方法制备纳米银、石墨烯及纳米银-石墨烯复合材料逐渐成为研究的热点。何光裕等以聚乙二醇为还原剂通过水热反应，还原氧化石墨烯同时在石墨烯表面原位生长银纳米粒子，制备纳米银@石墨烯复合材料，同时研究了复合材料的抑菌性能，结果表明纳米银@石墨烯复合材料是一种效果显著的新型抑菌材料（精细化工,2012,09:840-843）。中国发明专利CN201210054952.2采用N, N-二甲基甲酰胺（DMF）作为还原剂，纯度高达99％的石墨烯粉末作为载体，在温和的反应条件下，银在石墨烯层上形核、长大，得到石墨烯/银纳米粒子复合材料。但是还未见将市面上可以出售的饮料直接用于一步法制备纳米银-石墨烯复合材料。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法。
本发明采用了以下技术方案：
按照10:1:1-1:1:1的体积比，将市面上可以出售的饮料、0.01-100g/L的银氨溶液与0.01-0.5g/L的氧化石墨烯溶液混合，在20℃-60℃的温度条件下超声1-10h，然后移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中160-200℃保温1-24h，自然冷却后，用乙醇和去离子水反复清洗，离心，干燥处理后得到石墨烯-纳米银复合材料。
作为优选方案，饮料为果汁类饮料、茶类饮料中的一种或多种，其成分大多含有多酚、氨基酸、维生素、柠檬酸、多糖等还原性物质。
作为优选方案，银氨溶液为硝酸盐或硫酸银与氨水形成的络合物。
作为优选方案，氧化石墨烯由氧化石墨经超声剥层制得，为单层氧化石墨烯、多层氧化石墨烯或二者的混合物。
作为优选方案，离心是以8000-12000r/min的转速离心5-20min。
作为优选方案，干燥处理是指将干燥箱温度设定在40℃，真空的环境下干燥1-24h。
本发明具有如下有益效果：
本发明利用氧化石墨、银氨为原料，直接采用市面上可以出售的果汁类饮料、茶类饮料作为还原剂，在不添加任何稳定剂/分散剂的条件下，一步法制得纳米银-石墨烯复合材料，具备工艺简单、原料来源广泛、反应温和、绿色环保等优点。
附图说明
图1 是本发明实施例1的TEM图片。
图2是本发明实施例1的紫外-可见吸收光谱。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：
将10ml的东方树叶绿茶原味茶饮料（农夫山泉股份有限公司生产，茶多酚含量大于等于360mg/kg）、10ml的0.1g/L的银氨溶液与10ml的0.1g/L的氧化石墨烯溶液混合，在20℃的温度条件下超声10h，然后移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中160℃保温24h，自然冷却后，用乙醇和去离子水反复清洗，9000r/min的转速离心10min，40℃真空环境下干燥20h得到石墨烯-纳米银复合材料。
图1是本实施例制备得到的石墨烯-纳米银复合材料的TEM照片。由图中可以看出银纳米颗粒均匀、有序地负载在石墨烯片层上，纳米银的平均粒径为12nm。
图2是本实施例制备得到的石墨烯-纳米银复合材料的紫外-可见吸收光谱。从图中可以看出有两个明显的吸收峰，分别位于266nm和420nm左右。其中266nm处为石墨烯的吸收峰，这主要是由石墨烯结构中的π电子激发所引起的。而420nm处为纳米银的特征吸收峰。
实施例2：
将30ml的汇源橙汁（汇源集团有限公司生产）、10ml的1g/L的银氨溶液与10ml的0.5g/L的氧化石墨烯溶液混合，在40℃的温度条件下超声1h，然后移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中180℃保温12h，自然冷却后，用乙醇和去离子水反复清洗，8000r/min的转速离心10min，40℃真空环境下干燥24h得到石墨烯-纳米银复合材料。
实施例3：
将50ml的美汁源果粒橙（可口可乐公司生产）、10ml的5g/L的银氨溶液与10ml的0.08g/L的氧化石墨烯溶液混合，在60℃的温度条件下超声2h，然后移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中200℃保温2h，自然冷却后，用乙醇和去离子水反复清洗，10000r/min的转速离心15min，40℃真空环境下干燥4h得到石墨烯-纳米银复合材料。
实施例4：
将80ml的农夫果园-高浓度果蔬汁饮料（农夫山泉股份有限公司生产）、10ml的20g/L的银氨溶液与10ml的0.02g/L的氧化石墨烯溶液混合，在60℃的温度条件下超声3h，然后移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中200℃保温5h，自然冷却后，用乙醇和去离子水反复清洗，12000r/min的转速离心5min，40℃真空环境下干燥10h得到石墨烯-纳米银复合材料。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法，其特征在于：按照一定的体积比，将市面上可以出售的饮料、一定质量分数的银氨溶液与一定质量分数的氧化石墨烯溶液混合，在20℃-60℃的温度条件下超声1-10h，然后移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中160-200℃保温1-24h，自然冷却后，用乙醇和去离子水反复清洗，离心，干燥处理后得到石墨烯-纳米银复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法，其特征在于，所述的体积比为10:1:1-1:1:1。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法，其特征在于，饮料为果汁类饮料、茶类饮料中的一种或多种，其成分大多含有多酚、氨基酸、维生素、柠檬酸、多糖等还原性物质。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法，其特征在于，所述的银氨溶液为硝酸盐或硫酸银与氨水形成的络合物。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法法，其特征在于，所述银氨溶液的质量分数为0.01-100g/L。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯由氧化石墨经超声剥层制得，为单层氧化石墨烯、多层氧化石墨烯或二者的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法，其特征在于，氧化石墨烯的质量分数为0.01-0.5g/L。
8.根据权利要求1所述的一种纳米银的制备方法，其特征在于，所述的离心是以8000-12000r/min的转速离心5-20min。
9.根据权利要求1所述的一种纳米银的制备方法，其特征在于，所述的干燥处理是指将干燥箱温度设定在40℃，真空的环境下干燥1-24h。
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