CN106735299B - 一种石墨烯微片负载纳米镍复合粉体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石墨烯微片表面改性工艺技术领域，具体的说是一种石墨烯微片负载纳米镍复合粉体的制备方法，其包括：将石墨烯微片浸泡在氧化性酸溶液中，然后将石墨烯微片冲洗取出，使用一种含有还原剂的镍盐溶液，在机械搅拌和超声震荡共同作用下，使酸化后石墨烯微片分散在镍盐溶液中，再把以上混有石墨烯微片镍溶液置于反应釜中，在200~400℃环境下作用2‑24小时，镍纳米颗粒负载于石墨烯微片上，降温到室温下打开罐体，取出石墨烯/镍复合粉体，40‑60℃烘干即可，本发明工艺简单，易于操作，有利于工业化生产。

Description

一种石墨烯微片负载纳米镍复合粉体的制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯微片表面改性工艺技术领域，具体的说是一种石墨烯微片负载纳米镍复合粉体的制备方法。
背景技术
石墨烯是在2004 年被发现并能稳定存在的物质。近10 年来，石墨烯在超级电容器、传感器、太阳能电池、导电剂、电磁干扰材料、催化及复合材料等方面被研究应用。
石墨烯在很多领域应用时，需要进行表面改性，用以提高应用特性，来满足各类应用的需求。其中表面负载镍、钯、铜等金属颗粒，是改性当中常用的方法。化学镀可以对任何基体进行镀覆均匀的镍层。已有的碳材料，如纳米碳管、石墨、碳纤维等都有使用化学镀镍表面改性的工艺。本发明旨在提出新的一种石墨烯微片表面负载镍的制备方法。公开号为CN105642917A 的中国专利提供了一种金属包覆碳纳米管的制备方法，其包括碳源材料与催化剂源从碳纳米管合成炉顶部、自上向下喷入充满还原性气氛的高温反应器腔内，催化剂源热解被还原性气氛还原，形成纳米金属颗粒；碳源材料热解成高活性碳原子，催化下形成碳纳米管；在上述反应过程进行的同时，将金属源溶液从碳纳米管合成炉底部、自下向上喷入上述充满还原性气氛的高温反应器腔内，金属源形成纳米金属颗粒沉积在碳纳米管表面，生成金属包覆碳纳米管。专利号CN105833865A发明一种石墨烯负载的具有凹面立方体形貌的Ag光催化剂的制备方法，属于一种石墨烯负载的具有凹面立方体形貌的Ag光催化剂的制备方法，通过Ag催化剂负载在石墨烯上，避免了普通的Ag光催化剂尺寸较大、分散性较差、容易团聚缺点；通过加入CTAB和赖氨酸，结合水热反应条件，制备出了选择性较高的石墨烯负载的凹面立方体形貌的Ag光催化剂。现有技术中石墨烯微片表面沉积负载镍纳米复合粉体的制备步骤较多，石墨烯微片过于细小，难于在溶液中分散，因此亟需一种制备简便，设备要求低，制备条件宽泛的制备方法。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，公开了一种不必采用化学镀必须的活化、敏化等繁琐的操作步骤，增大了粉体的比表面积，有效的提高了粉体的分散性；提高了对粉体在浆料中的分散效率；制备工艺简单，易于操作，有利于工业化生产的石墨烯微片负载纳米镍复合粉体的制备方法。
本发明通过以下措施达到：
一种石墨烯微片负载纳米镍复合粉体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将石墨烯微片浸泡在氧化性酸溶液中，然后将石墨烯微片冲洗取出，使用一种含有还原剂的镍盐溶液，在机械搅拌和超声震荡共同作用下，使酸化后石墨烯微片分散在镍盐溶液中，再把以上混有石墨烯微片镍溶液置于反应釜中，在200~400℃环境下作用2-24小时，镍纳米颗粒负载于石墨烯微片上，降温到室温下打开罐体，取出石墨烯/镍复合粉体，40-60℃烘干即可。
本发明所述氧化性酸溶液可以采用1:1硝酸水溶液。
本发明所说的含有还原剂的镍盐溶液，普通市售化学镀镍溶液或自行配制带有还原试剂的硫酸镍、氯化镍、氨基磺酸镍等镍盐溶液均适用。
本发明提到的还原试剂，次亚磷酸钠、还原肼、二甲基胺硼烷、甲醛等具有还原性质的试剂均适用。
本发明相对于现有技术，通过在石墨烯微片分散到含有还原剂的镍盐水溶液中，然后将分散浆料置于反应釜中，再通过水热合成的方式，使石墨烯微片与还原出来的纳米镍结合在一起，得到纳米镍负载的复合粉体。本发明采用的含有还原剂的镍盐溶液，并且不必采用化学镀必须的活化、敏化等繁琐的操作步骤，获得了石墨烯/纳米镍复合粉体，增大了粉体的比表面积，有效的提高了粉体的分散性；在浆料制备过程中使用超声与机械搅拌共同作用，提高了对粉体在浆料中的分散效率；该制备工艺简单，易于操作，有利于工业化生产。
具体实施方式：
下面结合具体实施例本发明做进一步说明：
本发明提出了一种石墨烯微片负载纳米镍复合粉体的制备方法，其以石墨烯微片为基体，首先对石墨烯微片进行酸化处理，而后石墨烯微片分散在还原性镍盐溶液中水热处理，随后取出即可获得表面附着镍的石墨烯微片。
本发明将上述石墨烯微片酸化后，把石墨烯微片分散到镍盐溶液中，所述镍盐溶液中还原剂是次亚磷酸钠、水合肼、二甲基胺硼烷或甲醛等还原性试剂，而后以上混合的浆料进行水热反应，加热温度在200-300℃左右，时间2-24小时，即可获得石墨烯/镍复合粉体。
本发明在石墨烯微片分散到镍盐溶液步骤中，使用超声震荡与机械搅拌同时作用的方式，加强溶液与石墨烯微片的润湿效果。
本发明所说的镍盐溶液中，硫酸镍、氯化镍、氨基磺酸镍等常用镍化合物均适用。
实施例1：
一种石墨烯微片表面沉积负载镍纳米颗粒的制备方法，其按如下步骤进行：首先进行石墨烯微片预处理，将石墨烯微片浸泡在1:1的硝酸溶液中，机械搅拌助力分散，2小时后，将石墨烯微片溶液过滤取出备用；取镍盐溶液，溶液成分如下：硫酸镍 25g/L，乳酸25g/L，柠檬酸钠12g/L，醋酸钠25g/L，醋酸铅 1×10-6 g/L，次亚磷酸25g/L，pH值为4~6；将滤出的石墨烯微片分散到镍盐溶液中，机械搅拌和超声震荡同时进行，超声功率300W，机械搅拌速率2000r/min,加强分散效果。而后把分散好的石墨烯-镍溶液浆料置于反应釜中，将反应釜放入230℃ 烘箱当中；24小时后取出，过滤烘干后即可获得石墨烯微片表面负载镍的复合粉体。
实施例2：
一种石墨烯微片表面沉积负载镍纳米颗粒的制备方法，其按如下步骤进行：首先进行石墨烯微片预处理，将石墨烯微片浸泡在1:1的硝酸溶液中，机械搅拌助力分散，2小时后，将石墨烯微片溶液过滤取出备用；取镍盐溶液，溶液成分如下：硫酸镍 34g/L，次亚磷酸钠 35g/ L，苹果酸 35g/ L，丁二酸 16g/ L， pH4~6；将滤出的石墨烯微片分散到镍盐溶液中，机械搅拌和超声震荡同时进行，超声功率300W，机械搅拌速率2000r/min,加强分散效果。而后把分散好的石墨烯-镍溶液浆料置于反应釜中，将反应釜放入230℃ 烘箱当中；24小时后取出，过滤烘干后即可获得石墨烯微片表面负载镍的复合粉体。
实施例3：
一种石墨烯微片表面沉积负载镍纳米颗粒的制备方法，其按如下步骤进行：首先进行石墨烯微片预处理，将石墨烯微片浸泡在1:1的硝酸溶液中，机械搅拌助力分散，2小时后，将石墨烯微片溶液过滤取出备用；取镍盐溶液，溶液成分如下：氯化镍30g/L，氢氧化钠40g/ L，二甲基胺硼烷 50g/ L，氯化亚锡0.22g/ L， pH3-5；将滤出的石墨烯微片分散到镍盐溶液中，机械搅拌和超声震荡同时进行，超声功率300W，机械搅拌速率2000r/min,加强分散效果。而后把分散好的石墨烯-镍溶液浆料置于反应釜中，将反应釜放入270℃ 烘箱当中； 4小时后取出，过滤烘干后即可获得石墨烯微片表面负载镍的复合粉体。
本发明相对于现有技术，通过在石墨烯微片分散到含有还原剂的镍盐水溶液中，然后将分散浆料置于反应釜中，再通过水热合成的方式，使石墨烯微片与还原出来的纳米镍结合在一起，得到纳米镍负载的复合粉体。本发明采用的含有还原剂的镍盐溶液，通过石墨烯微片浸泡在氧化性酸溶液一段时间，做为负载镍的前处理步骤，从而免去了化学镀镍必须的敏化、钯盐活化等前处理步骤，并且不必采用化学镀必须的活化、敏化等繁琐的操作步骤，获得了石墨烯/纳米镍复合粉体，增大了粉体的比表面积，有效的提高了粉体的分散性；在浆料制备过程中使用超声与机械搅拌共同作用，提高了对粉体在浆料中的分散效率；该制备工艺简单，易于操作，有利于工业化生产。

Claims (3)

1.一种石墨烯微片负载纳米镍复合粉体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将石墨烯微片浸泡在氧化性酸溶液中，然后将石墨烯微片冲洗取出，使用一种含有还原剂的镍盐溶液，在机械搅拌和超声震荡共同作用下，使酸化后石墨烯微片分散在镍盐溶液中，再把以上混有石墨烯微片镍溶液置于反应釜中，在200~400℃环境下作用2-24小时，镍纳米颗粒负载于石墨烯微片上，降温到室温下打开罐体，取出石墨烯/镍复合粉体，40-60℃烘干即可；
所述氧化性酸溶液采用1:1硝酸水溶液；
所述含有还原剂的镍盐溶液采用普通市售化学镀镍溶液或自行配制带有还原试剂的硫酸镍、氯化镍、氨基磺酸镍的溶液；
还原试剂采用次亚磷酸钠或还原肼或二甲基胺硼烷或甲醛。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯微片负载纳米镍复合粉体的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：首先进行石墨烯微片预处理，将石墨烯微片浸泡在1:1的硝酸溶液中，机械搅拌助力分散，2小时后，将石墨烯微片溶液过滤取出备用；取镍盐溶液，溶液成分如下：硫酸镍 25g/L，乳酸 25g/L，柠檬酸钠12g/L，醋酸钠25g/L，醋酸铅1×10-6 g/L，次亚磷酸25g/L，pH值为4~6；将滤出的石墨烯微片分散到镍盐溶液中，机械搅拌和超声震荡同时进行，超声功率300W，机械搅拌速率2000r/min,加强分散效果，而后把分散好的石墨烯-镍溶液浆料置于反应釜中，将反应釜放入230℃ 烘箱当中；24小时后取出，过滤烘干后即可获得石墨烯微片表面负载镍的复合粉体。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯微片负载纳米镍复合粉体的制备方法，其特征在于按如下步骤进行首先进行石墨烯微片预处理，将石墨烯微片浸泡在1:1的硝酸溶液中，机械搅拌助力分散，2小时后，将石墨烯微片溶液过滤取出备用；取镍盐溶液，溶液成分如下：硫酸镍 34g/L，次亚磷酸钠 35g/ L，苹果酸 35g/ L，丁二酸 16g/ L， pH4~6；将滤出的石墨烯微片分散到镍盐溶液中，机械搅拌和超声震荡同时进行，超声功率300W，机械搅拌速率2000r/min,加强分散效果，而后把分散好的石墨烯-镍溶液浆料置于反应釜中，将反应釜放入230℃ 烘箱当中；24小时后取出，过滤烘干后即可获得石墨烯微片表面负载镍的复合粉体。
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