CN108394893B - 一种类氧化石墨烯材料及其应用 - Google Patents

一种类氧化石墨烯材料及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108394893B
CN108394893B CN201810207871.9A CN201810207871A CN108394893B CN 108394893 B CN108394893 B CN 108394893B CN 201810207871 A CN201810207871 A CN 201810207871A CN 108394893 B CN108394893 B CN 108394893B
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene oxide
suspension
aqueous solution
solution
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.)
Active
Application number
CN201810207871.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108394893A (zh
Inventor
张超智
刘玲玲
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.)
Nanjing University of Information Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Information Science and Technology
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 Nanjing University of Information Science and Technology filed Critical Nanjing University of Information Science and Technology
Priority to CN201810207871.9A priority Critical patent/CN108394893B/zh
Publication of CN108394893A publication Critical patent/CN108394893A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108394893B publication Critical patent/CN108394893B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/198—Graphene oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/82—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by IR- or Raman-data
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种类氧化石墨烯材料，该类氧化石墨烯材料通过以下方法制备：（1）取氧化石墨烯加入水中，超声得到悬浮液；（2）调节步骤（1）中悬浮液的pH值为1~4；（3）向步骤（2）的悬浮液中先加入MnSO4水溶液，搅拌均匀，再加入H2O2水溶液，搅拌均匀后备用；（4）将步骤（3）中制备得到的溶液放在紫外光λ=185 nm波长条件下照射1~4天后，反复水洗3次进行抽滤；（5）将步骤（4）中得到的粗产品在真空干燥箱中干燥3小时，即得。本发明类氧化石墨烯材料的制备工艺简单，且具有良好的光电性能，将会是一种潜在的光电子材料，能够被应用于固体激光器件。

Description

一种类氧化石墨烯材料及其应用
技术领域
本发明涉及一种表面主要含有羟基一种基团的类石墨烯材料。
背景技术
激光材料在信息，医药，工业等领域有着广泛的应用。常用的激光材料有晶体，陶瓷，薄膜等。然而，大尺寸高掺杂浓度的晶体很难生长。因此，开发出一种经济高效的激光材料仍然至关重要。
氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）已经被广泛应用于超快光学，生物传感器等领域。GO在制造光学器件方面具有很高的灵活性和可加工性。此外，它展现出与石墨烯类似的超快恢复时间和极强的可饱和吸收特性。与石墨烯相比，GO表现出很强的亲水性，可以高度分散在水溶液中，这是由于其表面具有大量的含氧官能团。GO可以通过化学剥离从天然石墨中批量制得，成本低廉，制备工艺与石墨烯相比较为简便。这些优势使得GO在脉冲激光器领域有着重大的研究意义和应用前景。
但是由于GO表面含有羟基，羧基，羰基和环氧基。这些含氧基团对于激光器件的超快恢复时间和可饱和吸收特性将会产生不同的影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种表面主要含有一种含氧基团——羟基的GO材料，以提高激光材料的光学性能。
为了达到上述目的，本发明提供了一种类氧化石墨烯材料，该类氧化石墨烯材料通过以下方法制备：
（1）取0.2 ~ 0.4 g 氧化石墨烯加入到400 ~ 800 mL 水中，超声1~3小时得到悬浮液；
（2）调节步骤（1）中悬浮液的pH值为1 ~ 4；
（3）向步骤（2）的悬浮液中先加入2 ~ 4 mL浓度为 5.9 mM的MnSO4水溶液，搅拌均匀，再加入8 ~ 16 mL 浓度为35 mM（毫摩尔每升）的H2O2水溶液，搅拌均匀后备用；
（4）将步骤（3）中制备得到的溶液放在紫外光λ= 185 nm波长条件下照射1 ~ 4天后，反复水洗3次，每次水洗后抽滤，每次水洗用水量为200 mL；最后抽滤得到的粗产品备用；
（5）将步骤（4）中得到的粗产品在真空干燥箱中200℃下干燥3 小时，得到所述类氧化石墨烯材料。
其中，优选制备工艺参数如下：步骤（1）中氧化石墨烯的加入量为0.4 g，水的加入量为800 mL；步骤（2）中调节悬浮液的pH值为1 ~2；步骤（3）中MnSO4水溶液的加入量为3 ~4 mL，H2O2水溶液的加入量为12 ~ 16 mL；步骤（4）中照射时间为1 ~ 2天。
步骤（2）中调节pH值采用HCl水溶液或NaOH水溶液，HCl水溶液的质量浓度为5%，NaOH水溶液的浓度为1mol/L。
本发明还提供了上述类氧化石墨烯材料在制备固体激光器方面的应用。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明制备得到的材料表面主要含有羟基该一种含氧基团，与GO表面含有的其它含氧基团羧基，羰基和环氧基相比，羟基具有良好的化学稳定性；同时本发明制备得到的类氧化石墨烯材料具有较大的尺寸（本发明材料平均尺寸为1484nm，远大于GO的平均尺寸815nm），能表现出更好的光电性能。
3、本发明类氧化石墨烯材料的制备工艺简单，且具有良好的光电性能，将会是一种潜在的光电子材料，能够被应用于固体激光器件。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的类氧化石墨烯材料的SEM图；
图2为本发明实施例1制备得到的氧化石墨烯和类氧化石墨烯材料的红外光谱对比图；
图3为本发明实施例1制备得到的氧化石墨烯和类氧化石墨烯材料的动态粒径对比图；
图4为本发明实施例1类氧化石墨烯调Q光纤激光器输出脉冲串(a)和输出脉宽(b)示意图。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明：
实施例1：
取0.4 g氧化石墨烯加入到800 mL 水中，超声1小时得到悬浮液；用5 % HCl (5wt %) 调节悬浮液的pH = 4；先加入4 mL 5.9 mM的MnSO4溶液，搅拌均匀，再加入16 mL 35mM的H2O2。将溶液放在紫外光λ= 185 nm波长条件下照射2天。水洗（3 × 200 mL），抽滤得黑色粗产品。将粗产品在200 oC 真空干燥箱中干燥3 小时得到类氧化石墨烯产物，产物为黑色粉末，质量0.15 g。
通过所得产物的SEM图谱（图1）可以看出材料呈现出层状结构。
对本发明制备得到的类氧化石墨烯材料和氧化石墨烯进行红外光谱对比，从图2可看出，氧化石墨烯样品GO在3424 cm-1附近有一个较宽较强的吸收峰应属O−H的伸缩振动峰；在1725 cm-1和1618 cm-1处的峰分别对应为C=O和C=C的伸缩振动峰；在1400 cm-1处的峰对应于O-H的弯曲振动峰；在1222 cm-1和1056 cm-1处的峰对应于C−O−C的伸缩振动峰。类氧化石墨烯材料GOLH在在3427 cm-1附近有一个较宽较强的吸收峰应属O−H的伸缩振动峰；在1622 cm-1处的峰对应于C=C的伸缩振动峰；在1398 cm-1处的峰对应于O-H的弯曲振动峰；在1113 cm-1处的峰对应于C−O的伸缩振动峰。在1725 cm-1处的C=O峰的消失，说明发生了脱羧反应。在1222 和1056 cm-1 处C−O−C的峰的消失，说明环氧基团和双氧水或水发生反应，产生了羟基。
从图3中可看出，氧化石墨烯样品GO的粒径尺寸为815.3 nm，在热处理后，类氧化石墨烯样品GOLH尺寸不断增加，从815.3 nm增加到1484 nm。
在图4中，激光器采用类氧化石墨烯作为可饱和吸收体，得到重复频率71.4KHz，此时脉宽为0.8 µs。类氧化石墨烯调Q光纤激光器表现出稳定的信号强度和窄脉宽。因此，类氧化石墨烯是一种潜在的脉冲激光材料。
实施例2-28
用紫外光(λ = 185 nm)照射下，各实施例采用的原料和试剂如下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure 771832DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。

Claims (4)

1.一种类氧化石墨烯材料，其特征在于，所述类氧化石墨烯材料通过以下方法制备：
（1）取0.2 ~ 0.4 g 氧化石墨烯加入到400 ~ 800 mL 水中，超声1~3小时得到悬浮液；
（2）调节步骤（1）中悬浮液的pH值为1 ~ 4；
（3）向步骤（2）的悬浮液中先加入2 ~ 4 mL浓度为 5.9 mM的MnSO4水溶液，搅拌均匀，再加入8 ~ 16 mL 浓度为35 mM的H2O2水溶液，搅拌均匀后备用；
（4）将步骤（3）中制备得到的溶液放在紫外光λ = 185 nm波长条件下照射1 ~ 4天后，反复水洗3次，每次水洗后抽滤，每次水洗用水量为200 mL；最后抽滤得到的粗产品备用；
（5）将步骤（4）中得到的粗产品在真空干燥箱中200℃下干燥3 小时，得到所述类氧化石墨烯材料。
2.根据权利要求1所述的类氧化石墨烯材料，其特征在于，所述步骤（1）中氧化石墨烯的加入量为0.4 g，水的加入量为800 mL；步骤（2）中调节悬浮液的pH值为1 ~2；步骤（3）中MnSO4水溶液的加入量为3 ~ 4 mL，H2O2水溶液的加入量为12 ~ 16 mL；步骤（4）中照射时间为1 ~ 2天。
3.根据权利要求1或2所述的类氧化石墨烯材料，其特征在于，所述步骤（2）中调节pH值采用HCl水溶液或NaOH水溶液，HCl水溶液的质量浓度为5 %，NaOH水溶液的浓度为1mol/L。
4.权利要求1或2所述类氧化石墨烯材料在制备固体激光器方面的应用。
CN201810207871.9A 2018-03-14 2018-03-14 一种类氧化石墨烯材料及其应用 Active CN108394893B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810207871.9A CN108394893B (zh) 2018-03-14 2018-03-14 一种类氧化石墨烯材料及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810207871.9A CN108394893B (zh) 2018-03-14 2018-03-14 一种类氧化石墨烯材料及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108394893A CN108394893A (zh) 2018-08-14
CN108394893B true CN108394893B (zh) 2021-04-13

Family

ID=63091756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810207871.9A Active CN108394893B (zh) 2018-03-14 2018-03-14 一种类氧化石墨烯材料及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108394893B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109761427B (zh) * 2019-03-04 2021-07-20 南京信息工程大学 一种生产石墨烯工厂产生的污水的资源化方法
CN115448301B (zh) * 2022-09-16 2024-03-15 南京信息工程大学 一种大尺寸类氧化石墨烯及其制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101941694A (zh) * 2010-09-07 2011-01-12 湘潭大学 一种高分散性石墨烯的制备方法
CN102336404B (zh) * 2011-07-19 2013-04-03 上海交通大学 基于光催化氧化的氧化石墨烯量子点的制备方法
KR101795743B1 (ko) * 2014-07-21 2017-11-08 한양대학교 산학협력단 담즙산 또는 담즙산염으로 코팅된 그래핀 옥사이드 필름 및 그 제조방법
WO2016158806A1 (ja) * 2015-03-27 2016-10-06 富士化学工業株式会社 新規な鉄化合物とグラフェンオキサイドとの複合体
CN105347430A (zh) * 2015-11-05 2016-02-24 南京信息工程大学 一种有效降解污水中氧化石墨烯的方法
CN105692607B (zh) * 2016-04-18 2017-12-15 齐鲁工业大学 一种基于化学还原法的石墨烯可压缩气凝胶及其制备方法、应用
CN107720742A (zh) * 2017-10-30 2018-02-23 嘉兴烯成新材料有限公司 一种采用含过氧化氢催化体系的氧化石墨烯制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108394893A (zh) 2018-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nunes et al. Metal oxide-based photocatalytic paper: A green alternative for environmental remediation
CN107935039B (zh) 一种二氧化钛水性溶胶的制备方法
CN104048957B (zh) 基于石墨烯量子点的类过氧化物酶催化特性的葡萄糖检测方法
CN108394893B (zh) 一种类氧化石墨烯材料及其应用
CN111939892B (zh) 一种钆改性光催化二氧化钛纳米管阵列的制备方法及应用
CN104383902A (zh) 一种钛酸盐纳米片光催化膜材料及其制备方法和应用
KR101749673B1 (ko) 중형기공 아나타제 구형 티타늄 다이옥사이드 광촉매의 제조방법
CN110586063A (zh) 一种碳纤维负载氧化锌光催化复合材料及其制备方法
Kim et al. Immobilization of TiO2 on an ITO substrate to facilitate the photoelectrochemical degradation of an organic dye pollutant
CN102557130B (zh) 一种制备二氧化钛纳米花阵列薄膜的方法
CN108786827A (zh) 一种复合双Z型光催化剂BiFeO3/CuBi2O4/BaTiO3及其制备方法和应用
CN109326790A (zh) 一种一维纳米线状钛酸钠及其制备方法和应用
JP2004331490A (ja) チタニアナノチューブおよびその製造方法
CN104275170A (zh) 一种{001}面锐钛矿TiO2单晶的常温制备方法
CN109574133A (zh) 有机废水光降解方法
Ridwan et al. Hydrothermal grow of Cu doped ZnO nanorods for large spectrum photocatalyst
CN104449698B (zh) 具有可见光响应的量子点/二氧化钛复合纳米点阵列及其制备方法
KR101447206B1 (ko) 이산화티타늄 나노튜브의 제조방법
CN109046302B (zh) 一种多孔花瓣状的锐钛矿TiO2纳米晶薄膜及其制备方法
CN209306989U (zh) 有机物光解催化器
TWI606864B (zh) 用於製備光觸媒的膏體以及光觸媒的製備方法
CN109574132A (zh) 有机物光解催化器的制备方法
CN106362753B (zh) 钴酸镧纳米颗粒修饰的二氧化钛纳米管阵列的制备方法
CN109761427A (zh) 一种生产石墨烯工厂产生的污水的资源化方法
Wang et al. Novel electrochemical preparation of N-doped TiO2/graphene for enhanced stability and photocatalysis degradation of humic acid

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant