CN106395753A - 石墨烯燃烧快速还原制备金属单质或金属氧化物纳米材料的方法 - Google Patents

石墨烯燃烧快速还原制备金属单质或金属氧化物纳米材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106395753A
CN106395753A CN201610815826.2A CN201610815826A CN106395753A CN 106395753 A CN106395753 A CN 106395753A CN 201610815826 A CN201610815826 A CN 201610815826A CN 106395753 A CN106395753 A CN 106395753A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
metal
nitrate
filter paper
nano material
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
Application number
CN201610815826.2A
Other languages
English (en)
Inventor
李湛
邱洪灯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Original Assignee
Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS filed Critical Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority to CN201610815826.2A priority Critical patent/CN106395753A/zh
Publication of CN106395753A publication Critical patent/CN106395753A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/14—Methods for preparing oxides or hydroxides in general
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G11/00—Compounds of cadmium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G37/00—Compounds of chromium
    • C01G37/02—Oxides or hydrates thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G9/00—Compounds of zinc
    • C01G9/02—Oxides; Hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石墨烯燃烧快速还原制备金属单质或金属氧化物纳米材料的方法，具体步骤为：将金属硝酸盐加入氧化石墨烯水悬浮液中超声4‑30 min，然后用定量滤纸抽滤，在滤纸上得到金属硝酸盐与石墨烯的混合物，抽滤时不可用水洗涤；将混合物于35‑55 ℃ 烘干后，于酒精灯上点燃，待黑色石墨烯完全燃烧后，即可得到纤维状的金属单质膜或颗粒状的金属氧化物纳米材料。本发明将石墨烯用于热碳还原领域，巧妙地实现了金属盐的低温还原制备过程，从而大幅度降低了金属纳米材料的制备成本，提高利用效率。

Description

石墨烯燃烧快速还原制备金属单质或金属氧化物纳米材料的 方法
技术领域
本发明涉及一种基于石墨烯燃烧将金属盐快速、简单、高效还原制备得到金属单质或金属氧化物纳米材料的方法。
背景技术
金属或金属氧化物纳米材料在锂电池、染料电池、光催化领域具有重要的作用。目前金属纳米材料的制备方法有：高温热分解法、金属化合物还原法、等离子体激光还原法和光化学反应法等。然而这些方法均需要较高的温度（大于1000 ℃），从而严重制约了这些方法在工业上的生产应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯燃烧快速还原制备金属单质或金属氧化物纳米材料的方法。
本发明利用石墨烯作为还原剂，将金属盐与石墨烯的混合物在空气中燃烧后即可得到金属单质或金属氧化物纳米材料。对于活泼金属盐，该方法用于制备金属氧化物的纳米颗粒。本发明将石墨烯用于热碳还原领域，巧妙地实现了金属盐的低温还原制备过程，从而大幅度降低了金属纳米材料的制备成本，提高利用效率。
一种石墨烯燃烧快速还原制备金属单质或金属氧化物纳米材料的方法，其特征在于具体步骤为：将金属硝酸盐加入氧化石墨烯水悬浮液中超声4-30 min，然后用定量滤纸抽滤，在滤纸上得到金属硝酸盐与石墨烯的混合物，抽滤时不可用水洗涤；将混合物于35-55 ℃ 烘干后，于酒精灯上点燃，待黑色石墨烯完全燃烧后，即可得到纤维状的金属单质膜或颗粒状的金属氧化物纳米材料。
所述金属硝酸盐与氧化石墨烯的质量比为1:4- 25:1。
所述氧化石墨烯水悬浮液的浓度为1-20 g/L。
所述金属硝酸盐为硝酸银、硝酸铜、硝酸锌、硝酸铬或硝酸镉。
本发明利用石墨烯作为热碳还原剂，以滤纸为模板，实现了金属银纳米膜的一步法快速制备，得到的金属膜为纤维状纳米膜，其表面分布着大量纳米级的孔洞，具有良好的导电性。该方法还可以用于铜纳米膜的快速制备。对于较难还原的活泼金属盐，该方法可以制备相应的金属氧化物纳米颗粒，所得金属氧化物颗粒约为20 nm，形状规整，是潜在的赝电容材料。
本发明具有以下优点：
1）该方法不需要隔绝氧气或空气，不需要高温，因此反应过程简便、经济、快速。
2）该方法通过燃烧法制备金属单质或金属氧化物纳米材料，燃烧的副产物为易处理的气体（二氧化碳和二氧化氮），因此比较绿色环保。
3）该方法不需要复杂的反应过程和高级的反应容器，成本低，具有大规模应用的潜力。
附图说明
图1为金属或金属氧化物纳米材料的制备路线图。
图2为所制备得到的银纳米纤维膜的表征图，其中A为纳米银膜照片图；B为纳米银膜扫描电镜图；C为纳米银膜的扫描电镜高分辨图；D为纳米银膜的XRD。
图3为纳米氧化锌的表征图，其中A为纳米氧化锌的扫描电镜图；B为纳米氧化锌的透射电镜图；C为纳米氧化锌的XRD。
具体实施方式
实施例1 石墨烯燃烧制备纳米银纤维膜纳米颗粒
操作步骤：
1.首先配置1 g/L的氧化石墨烯悬浮液2 mL，常温超声10 min。
2.称取50 mg硝酸银，溶解于上述悬浮液中，超声2 min。
3.利用定量滤纸抽滤上述溶液。
4.将滤纸及残留物于35 ℃烘干。
5.将带有残留物的滤纸点燃，烧结至白色银膜出现。
实施例2 石墨烯燃烧制备纳米铜纤维膜
操作步骤：
1.首先配置1 g/L的氧化石墨烯悬浮液2 mL，常温超声10 min。
2.称取50 mg硝酸铜，溶解于上述悬浮液中，超声2 min。
3.利用定量滤纸抽滤上述溶液。
4.将滤纸及残留物于35 ℃烘干。
5.于酒精灯点燃，烧结至红色铜膜出现。
实施例3 石墨烯燃烧制备氧化铬纳米颗粒
操作步骤：
1.首先配置1 g/L的氧化石墨烯悬浮液2 mL，常温超声10 min。
2.称取50 mg硝酸铬，溶解于上述悬浮液中，超声4 min。
3.利用定量滤纸抽滤上述溶液。
4.将滤纸及残留物于35 ℃烘干。
5.于酒精灯点燃，烧结至灰色氧化铬纳米颗粒出现。
实施例4 石墨烯燃烧制备氧化铬纳米颗粒
操作步骤：
1.首先配置2 g/L的氧化石墨烯悬浮液2 mL，常温超声5 min。
2.称取50 mg硝酸铬，溶解于上述悬浮液中，超声5 min。
3.利用定量滤纸抽滤上述溶液。
4.将滤纸及残留物于35 ℃烘干。
5.于酒精灯点燃，烧结至灰色氧化铬纳米颗粒出现。
实施例5 石墨烯燃烧制备氧化镉纳米颗粒
操作步骤：
1.首先配置10 g/L的氧化石墨烯悬浮液10 mL，常温超声10 min。
2.称取50 mg硝酸镉，溶解于上述悬浮液中，超声20 min。
3.利用定量滤纸抽滤上述溶液。
4.将滤纸及残留物于40 ℃烘干。
5.于酒精灯点燃，烧结至灰色氧化镉纳米颗粒出现。
实施例6 石墨烯燃烧制备纳米银纤维膜
操作步骤：
1.首先配置20 g/L的氧化石墨烯悬浮液20 mL，常温超声10 min。
2.称取100 mg硝酸银，溶解于上述悬浮液中，超声20 min。
3.利用定量滤纸抽滤上述溶液。
4.将滤纸及残留物于50 ℃烘干。
5.于酒精灯点燃，烧结至白色银膜出现。
实施例7 石墨烯燃烧制备纳米银纤维膜
操作步骤：
1.首先配置20 g/L的氧化石墨烯悬浮液20 mL，常温超声20 min。
2.称取200 mg硝酸银，溶解于上述悬浮液中，超声30 min。
3.利用定量滤纸抽滤上述溶液。
4.将滤纸及残留物于50 ℃烘干。
5.于酒精灯点燃，烧结至白色银膜出现。
实施例8 石墨烯燃烧制备纳米银纤维膜
操作步骤：
1.首先配置10 g/L的氧化石墨烯悬浮液20 mL，常温超声10 min。
2.称取500 mg硝酸银，溶解于上述悬浮液中，超声30 min 。
3.利用定量滤纸抽滤上述溶液。
4.将滤纸及残留物于55 ℃烘干。
5.于酒精灯点燃，烧结至白色银膜出现。
实施例9 石墨烯燃烧制备氧化锌纳米颗粒
操作步骤：
1.首先配置10 g/L的氧化石墨烯悬浮液 20 mL，常温超声10 min。
2.称取200 mg硝酸锌，溶解于上述悬浮液中，超声20 min。
3.利用定量滤纸抽滤上述溶液。
4.将滤纸及残留物于55 ℃烘干。
5.于酒精灯点燃，烧结至灰色氧化锌纳米颗粒出现。
实施例10 石墨烯燃烧制备氧化锌纳米颗粒
操作步骤：
1.首先配置20 g/L的氧化石墨烯悬浮液 20 mL，常温超声10 min。
2.称取500 mg硝酸锌，溶解于上述悬浮液中，超声20 min。
3.利用定量滤纸抽滤上述溶液。
4.将滤纸及残留物于55 ℃烘干。
5.于酒精灯点燃，烧结至灰色氧化锌纳米颗粒出现。
固定实施例1中的大部分实验参数，以硝酸盐的加入量为因变量，可以通过扫描电镜（SEM）或透射电镜（TEM）考察该方法制备的纳米金属单质和氧化物的表面形貌。其中制备的纳米银和氧化锌纳米颗粒的实验结果表征如图2-3所示。
表面形貌及晶体表征：对于纳米银纤维膜，需要利用扫描电镜观察形貌，所得SEM照片如图2所示。由此结果可知，纳米银膜由一根根约3-5 µm的银纤维交联而成，高分辨电镜照片可见，纳米银纤维表面比较粗糙，含有很多20-30 nm的纳米孔。XRD仪器被用于银膜组份表征，结果如图2D所示。XRD表明，该膜几乎完全由单质银组成，因此成功制备了纳米银纤维膜。对于纳米氧化锌颗粒的表征，需要利用扫面电镜和透射电镜对其表面形貌进行表征，结果表明纳米氧化锌颗粒约50-60 nm，XRD表明该颗粒由纯氧化锌组成，因此成功制备了氧化锌纳米颗粒。

Claims (4)

1.一种石墨烯燃烧快速还原制备金属单质或金属氧化物纳米材料的方法，其特征在于具体步骤为：将金属硝酸盐加入氧化石墨烯水悬浮液中超声4-30 min，然后用定量滤纸抽滤，在滤纸上得到金属硝酸盐与石墨烯的混合物，抽滤时不可用水洗涤；将混合物于35-55℃ 烘干后，于酒精灯上点燃，待黑色石墨烯完全燃烧后，即可得到纤维状的金属单质膜或颗粒状的金属氧化物纳米材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述金属硝酸盐与氧化石墨烯的质量比为1:4- 25:1。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述氧化石墨烯水悬浮液的浓度为1-20 g/L。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述金属硝酸盐为硝酸银、硝酸铜、硝酸锌、硝酸铬或硝酸镉。
CN201610815826.2A 2016-09-12 2016-09-12 石墨烯燃烧快速还原制备金属单质或金属氧化物纳米材料的方法 Pending CN106395753A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610815826.2A CN106395753A (zh) 2016-09-12 2016-09-12 石墨烯燃烧快速还原制备金属单质或金属氧化物纳米材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610815826.2A CN106395753A (zh) 2016-09-12 2016-09-12 石墨烯燃烧快速还原制备金属单质或金属氧化物纳米材料的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106395753A true CN106395753A (zh) 2017-02-15

Family

ID=57999875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610815826.2A Pending CN106395753A (zh) 2016-09-12 2016-09-12 石墨烯燃烧快速还原制备金属单质或金属氧化物纳米材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106395753A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107619040A (zh) * 2017-11-01 2018-01-23 中国科学院兰州化学物理研究所 局部燃烧法快速制备多孔石墨烯的方法
CN108862373A (zh) * 2018-07-26 2018-11-23 安徽锦华氧化锌有限公司 一种小颗粒纳米氧化锌的制备方法
CN108906064A (zh) * 2018-07-26 2018-11-30 安徽锦华氧化锌有限公司 一种光催化降解性强的改性纳米氧化锌的制备方法
CN110787787A (zh) * 2019-10-28 2020-02-14 安徽锦华氧化锌有限公司 一种光催化效果性能好的纳米氧化锌的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102912331A (zh) * 2012-10-28 2013-02-06 西北大学 一种在载体上负载单质银的方法
CN104860308A (zh) * 2015-05-20 2015-08-26 哈尔滨工业大学 一种应用燃烧合成法制备掺氮石墨烯的方法
CN104860309A (zh) * 2015-05-20 2015-08-26 哈尔滨工业大学 一种制备掺硼或硼氮石墨烯的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102912331A (zh) * 2012-10-28 2013-02-06 西北大学 一种在载体上负载单质银的方法
CN104860308A (zh) * 2015-05-20 2015-08-26 哈尔滨工业大学 一种应用燃烧合成法制备掺氮石墨烯的方法
CN104860309A (zh) * 2015-05-20 2015-08-26 哈尔滨工业大学 一种制备掺硼或硼氮石墨烯的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李湛等: "石墨烯碳热还原剂制备银纤维膜及其表面增强拉曼光谱", 《第二十届全国色谱学术报告会及仪器展览会论文集（第四分册）》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107619040A (zh) * 2017-11-01 2018-01-23 中国科学院兰州化学物理研究所 局部燃烧法快速制备多孔石墨烯的方法
CN107619040B (zh) * 2017-11-01 2019-11-19 中国科学院兰州化学物理研究所 局部燃烧法快速制备多孔石墨烯的方法
CN108862373A (zh) * 2018-07-26 2018-11-23 安徽锦华氧化锌有限公司 一种小颗粒纳米氧化锌的制备方法
CN108906064A (zh) * 2018-07-26 2018-11-30 安徽锦华氧化锌有限公司 一种光催化降解性强的改性纳米氧化锌的制备方法
CN108862373B (zh) * 2018-07-26 2020-08-11 安徽锦华氧化锌有限公司 一种小颗粒纳米氧化锌的制备方法
CN110787787A (zh) * 2019-10-28 2020-02-14 安徽锦华氧化锌有限公司 一种光催化效果性能好的纳米氧化锌的制备方法
CN110787787B (zh) * 2019-10-28 2022-10-11 安徽锦华氧化锌有限公司 一种光催化效果性能好的纳米氧化锌的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106395753A (zh) 石墨烯燃烧快速还原制备金属单质或金属氧化物纳米材料的方法
CN110248731B (zh) 用于氧还原反应的源自废生物质的无金属催化剂
Lin et al. Defects remodeling of g-C3N4 nanosheets by fluorine-containing solvothermal treatment to enhance their photocatalytic activities
Ma et al. Annealing-free synthesis of carbonaceous Nb2O5 microspheres by flame thermal method and enhanced photocatalytic activity for hydrogen evolution
CN107876087B (zh) 甲胺铅碘-还原氧化石墨烯复合光催化材料的制备及其光催化制氢的应用
CN110970630B (zh) 一种CuO纳米片及其自上而下的制备方法与应用
Babar et al. An efficient fabrication of ZnO–carbon nanocomposites with enhanced photocatalytic activity and superior photostability
CN106145097B (zh) 一种亲疏水性可控的还原氧化石墨烯的制备方法
Zhang et al. Engineering a lignin-based hollow carbon with opening structure for highly improving the photocatalytic activity and recyclability of ZnO
CN113649052B (zh) 一种石墨相氮化碳基光催化复合材料及其制备和应用
Kadi et al. Decoration of mesoporous graphite-like C 3 N 4 nanosheets by NiS nanoparticle-driven visible light for hydrogen evolution
Niu et al. Recycling waste tantalum capacitors to synthesize high value-added Ta2O5 and polyaniline-decorated Ta2O5 photocatalyst by an integrated chlorination-sintering-chemisorption process
CN108339560A (zh) 一种无定形FeOOHg-C3N4复合纳米材料及其制备方法与应用
CN103553023A (zh) 一种氮杂化球形介孔碳的制备方法
CN103754921A (zh) 一种单分散氧化铈疏松纳米球的制备方法
Li et al. Carbohydrate-regulated synthesis of ultrathin porous nitrogen-vacancy polymeric carbon nitride for highly efficient Visible-light hydrogen evolution
Lu et al. ZnS@ carbonaceous aerogel composites fabricated in production of hydrogen and for removal of organic pollutants
CN107619040B (zh) 局部燃烧法快速制备多孔石墨烯的方法
Chang et al. Engineering doping and defect in graphitic carbon nitride by one-pot method for enhanced photocatalytic hydrogen evolution
Chai et al. Highly dispersed CuO nanoparticle on ZIF-4 framework as anode material for LIBs
Li et al. Glucose-assisted hydrothermal synthesis of plasmonic Bi deposited nested Bi2O2− xCO3 photocatalysts with enhanced photocatalytic activity
CN102951628A (zh) 金属或金属氧化物覆载碳材及其制造方法
Zhang et al. A synthesis of graphene quantum dots/hollow TiO 2 nanosphere composites for enhancing visible light photocatalytic activity
Wang et al. Salt-assisted construction of hydrophilic carbon nitride photocatalysts with abundant water molecular adsorption sites for efficient hydrogen production
CN113769764B (zh) 一种CdS/Cu7S4/CdMoO4纳米异质结构的制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170215