CN107324365B - 一种纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料及制备方法,制备过程简单、可控。首先本方法是只需简单的将八水合氢氧化钡和氧化石墨烯粉末在无水乙醇中加热即得到纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料,方法简单可以做到大量生产。其次,由于石墨烯的加入,与现有的氢氧化钡相比,该氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料中纳米氢氧化钡颗粒负载到石墨烯片层上,在吸收空气变成碳酸钡后,碳酸钡颗粒由于石墨烯片的连接而成长为大晶粒碳酸钡,一方面可以连接文物的之间的缝隙从而加固文物,另一方面利用石墨烯优良的机械性质大幅提高文物加固的强度。
Description
技术领域
本发明属于材料制备领域,涉及一种纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料及制备方法。
背景技术
氢氧化钡是基础化工原料,用途极为广泛。如利用氢氧化钡制造钡盐、有机钡化合物、钡基润滑脂,还用于精制动植物油类、蔗糖、甜菜(CN201310240980.8,中国)。除此之外,氢氧化钡还可用于测定空气中的二氧化碳,叶绿素的定量。锅炉用水清净剂,杀虫剂,橡胶工业。随着氢氧化钡新用途的开拓,氢氧化钡市场需求量逐年增大。
纳米氢氧化钡是氢氧化钡的纳米颗粒。近年来,纳米氢氧化钡被合成用于文物保护中,且取得了一定的成果。纳米氢氧化钡暴露在空气中吸收二氧化碳从而生成碳酸钡,利用这一原理可以加固壁画、石质雕塑等文物。Piero Baglioni等利用纳米氢氧化钡加固了玛雅壁画的颜料,取得了较好的效果(Journal of Colloid and Interface Science,2013,392:42-49)。Ana Paula Ferreira Pinto等从实验和实际文物两方面研究了纳米氢氧化钡对于石质文物的加固效果(Journal of Colloid and Interface Science,2016,19:467–476)。然而,目前存在的问题是纳米氢氧化钡在进入文物中生成碳酸钡的颗粒过小,难以将文物缝隙连接起来,从而取得的加固效果很差。
目前没有合成纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料的报道。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处,本发明提出一种纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料及制备方法,针对目前氢氧化钡进入文物后生成的碳酸钡晶体过小的问题。本发明的制备过程简单、可控。同时,可以通过调整原料含量可以得到不同氢氧化钡负载量的纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料。与现有的技术相比,在制备过程中加入石墨烯。通过石墨烯片将纳米氢氧化钡连接起来。纳米氢氧化钡生成碳酸钡后颗粒之间相互连接从而得到大晶体的碳酸钡。另外,与石墨烯结合后,利用石墨烯优良的机械性质,与碳酸钡结合后大幅提高了文物的加固强度。
技术方案
一种纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料,其特征在于组份为:石墨烯的质量百分比为1%-3%,其余为氢氧化钡。
一种纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料的制备方法,其特征在于步骤如下:
步骤1、氧化石墨烯的制备:将石墨粉加入浓硫酸中后置于冰水浴中搅拌,依次将高锰酸钾和硝酸钠加入到浓硫酸中,在冰水浴中继续搅拌30min;将温度升至30~50℃继续搅拌直至溶液为粘稠状;
再加入去离子水,并将温度升至80~90℃持续搅拌2~5h;之后向溶液中滴加双氧水,等温度冷却到室温后,以6000~8000转/分钟进行离心5~20分钟,水洗直至溶液pH为中性得到氧化石墨烯,最后冷冻干燥24h即得氧化石墨烯粉末;
其中:石墨粉,浓硫酸,高锰酸钾,硝酸钠,去离子水和双氧水的质量比为0.5:23:3:0.5:100:5;
步骤2、纳米氢氧化钡/石墨烯的制备:将八水合氢氧化钡Ba(OH)2·8H2O与氧化石墨烯粉末混合加入无水乙醇中置于充满氮气的密闭容器中,加热并搅拌至180~200度,保温2-6h后自然冷却至室温;将冷却后的溶液在真空干燥箱中30-50度干燥6-12h即得到纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料;
其中:八水合氢氧化钡,氧化石墨烯和无水乙醇的质量比为1:62.5~200:100。
有益效果
本发明提出的一种纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料及制备方法,制备过程简单、可控。首先本方法是只需简单的将八水合氢氧化钡和氧化石墨烯粉末在无水乙醇中加热即得到纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料,方法简单可以做到大量生产。其次,由于石墨烯的加入,与现有的氢氧化钡相比,该氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料中纳米氢氧化钡颗粒负载到石墨烯片层上,在吸收空气变成碳酸钡后,碳酸钡颗粒由于石墨烯片的连接而成长为大晶粒碳酸钡,一方面可以连接文物的之间的缝隙从而加固文物,另一方面利用石墨烯优良的机械性质大幅提高文物加固的强度。
附图说明
图1是纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料的扫描电镜图。电镜右下角为标尺。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
本发明提供一种纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料的制备方法,其中石墨烯的质量百分比为1%-3%,其余为氢氧化钡。主要由以下步骤来制备:
步骤1,氧化石墨烯的制备:将市售石墨粉加入浓硫酸中。上述溶液置于冰水浴中搅拌。将高锰酸钾缓慢加入到浓硫酸中。将硝酸钠快速加入到浓硫酸中。将上述混合物在冰水浴中继续搅拌30min。而后将温度升至30~50℃,并继续搅拌直至溶液为粘稠状。向粘稠物中加入去离子水,并将温度升至80~90℃持续搅拌2~5h。之后向溶液中滴加双氧水。等温度冷却到室温后。6000~8000转/分钟,5~20分钟,水洗、离心直至溶液pH为中性得到氧化石墨烯。其中石墨粉,浓硫酸,高锰酸钾,硝酸钠,去离子水和双氧水的质量比为0.5:23:3:0.5:100:5。最后冷冻干燥24h即得氧化石墨烯粉末。
步骤2,纳米氢氧化钡/石墨烯的制备:将八水合氢氧化钡(分子式是Ba(OH)2·8H2O)与氧化石墨烯粉末混合加入无水乙醇中置于充满氮气的密闭容器中。其中八水合氢氧化钡,氧化石墨烯和无水乙醇的质量比为1:62.5~200:100。将上述混合物加热并强烈搅拌至180~200度。保温2-6h后自然冷却至室温。将冷却后的溶液倒入烧杯在真空干燥箱中30-50度干燥6-12h即得到纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料。
具体实施例:
实施例一:
将八水合氢氧化钡(分子式是Ba(OH)2·8H2O)与氧化石墨烯粉末混合加入无水乙醇中置于充满氮气的密闭容器中。其中八水合氢氧化钡,氧化石墨烯和无水乙醇的质量比为1:62.5:100。将上述混合物加热并强烈搅拌至180度。保温2h后自然冷却至室温。将冷却后的溶液倒入烧杯在真空干燥箱中30度干燥6h即得到纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料。
实施例二:
将八水合氢氧化钡(分子式是Ba(OH)2·8H2O)与氧化石墨烯粉末混合加入无水乙醇中置于充满氮气的密闭容器中。其中八水合氢氧化钡,氧化石墨烯和无水乙醇的质量比为1:100:100。将上述混合物加热并强烈搅拌至190度。保温4h后自然冷却至室温。将冷却后的溶液倒入烧杯在真空干燥箱中40度干燥9h即得到纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料。
实施例三:
将八水合氢氧化钡(分子式是Ba(OH)2·8H2O)与氧化石墨烯粉末混合加入无水乙醇中置于充满氮气的密闭容器中。其中八水合氢氧化钡,氧化石墨烯和无水乙醇的质量比为1:150:100。将上述混合物加热并强烈搅拌至200度。保温6h后自然冷却至室温。将冷却后的溶液倒入烧杯在真空干燥箱中50度干燥12h即得到纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料。
实施例四:
将八水合氢氧化钡(分子式是Ba(OH)2·8H2O)与氧化石墨烯粉末混合加入无水乙醇中置于充满氮气的密闭容器中。其中八水合氢氧化钡,氧化石墨烯和无水乙醇的质量比为1:200:100。将上述混合物加热并强烈搅拌至200度。保温6h后自然冷却至室温。将冷却后的溶液倒入烧杯在真空干燥箱中40度干燥10h即得到纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料。
Claims (1)
1.一种纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料的制备方法,其特征在于组份为:石墨烯的质量百分比为1%-3%,其余为氢氧化钡;具体步骤如下:
步骤1、氧化石墨烯的制备:将石墨粉加入浓硫酸中后置于冰水浴中搅拌,依次将高锰酸钾和硝酸钠加入到浓硫酸中,在冰水浴中继续搅拌30min;将温度升至30~50℃继续搅拌直至溶液为粘稠状;
再加入去离子水,并将温度升至80~90℃持续搅拌2~5h;之后向溶液中滴加双氧水,等温度冷却到室温后,以6000~8000转/分钟进行离心5~20分钟,水洗直至溶液pH为中性得到氧化石墨烯,最后冷冻干燥24h即得氧化石墨烯粉末;
其中:石墨粉,浓硫酸,高锰酸钾,硝酸钠,去离子水和双氧水的质量比为0.5:23:3:0.5:100:5;
步骤2、纳米氢氧化钡/石墨烯的制备:将八水合氢氧化钡Ba(OH)2·8H2O与氧化石墨烯粉末混合加入无水乙醇中置于充满氮气的密闭容器中,加热并搅拌至180~200度,保温2-6h后自然冷却至室温;将冷却后的溶液在真空干燥箱中30-50度干燥6-12h即得到纳米氢氧化钡/石墨烯纳米复合材料;
其中:八水合氢氧化钡,氧化石墨烯和无水乙醇的质量比为1:62.5~200:100。
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