CN108636397B - 一种多功能涂层及其制备方法与应用 - Google Patents
一种多功能涂层及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108636397B CN108636397B CN201810395251.2A CN201810395251A CN108636397B CN 108636397 B CN108636397 B CN 108636397B CN 201810395251 A CN201810395251 A CN 201810395251A CN 108636397 B CN108636397 B CN 108636397B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- sno
- coating
- multifunctional coating
- multifunctional
- 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
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 105
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 86
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 85
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N SnO2 Inorganic materials O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 17
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 17
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 claims description 14
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 10
- 229920001909 styrene-acrylic polymer Polymers 0.000 claims description 10
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 claims description 8
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 14
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 17
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 9
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 6
- STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M sodium;4-[[4-(dimethylamino)phenyl]diazenyl]benzenesulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1N=NC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 3
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006735 SnO2SnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 1
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/14—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of germanium, tin or lead
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/06—Polluted air
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
- B01D2259/804—UV light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
本发明涉及一种多功能涂层及其制备方法与应用，该涂层包括均匀分散的纳米SnO2和石墨烯，其中，石墨烯的占涂层总质量的0～30％，且不为0，制备时将石墨烯分散液和SnO2分散液混合，得到混合液，然后通过喷涂装置将混合液喷涂至基底上，加热烘干，即得所述多功能涂层，该涂层可用于用于半导体光催化剂以处理空气污染或水污染；或者，所述多功能涂层用于应变传感器。与现有技术相比，本发明利用石墨烯对SnO2的支撑分散作用，改善了SnO2的光催化性能。同时利用石墨烯的电学性能，制备出兼具光催化性能和应变敏感性能的多功能涂层，拓宽了光催化半导体在治理环境污染的领域应用。
Description
技术领域
本发明涉及光催化技术领域，具体涉及一种多功能涂层及其制备方法与应用。
背景技术
当今社会，各类半导体光催化剂被广泛应用于各个领域，并引起了人们的高度关注。其中，如何利用半导体光催化剂对空气污染、水体污染等热点问题提出有效的解决方案，已然成为各位研究人员所密切关注的话题。
SnO2半导体具有独特的电子结构，在外界紫外光的照射下，价带电子会吸收紫外光的能量进而受到激发。当价带电子吸收到足够的能量，便会跃迁至导带中形成光生电子。与此同时，在价带中会留下相应的空穴。光生电子空穴对具有极强的氧化性，可以把吸附在SnO2纳米颗粒表面的污染物进行光降解。此外，当SnO2半导体纳米颗粒处于纳米尺度上时，才会显现出良好的光催化性。然而在光催化过程中，SnO2半导体纳米颗粒的团聚以及电子空穴对的复合现象会影响到SnO2半导体纳米颗粒的光催化性能。这两个难题大大限制了SnO2半导体纳米颗粒在光催化领域的应用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多功能涂层及其制备方法与应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种多功能涂层，该涂层包括均匀分散的纳米SnO2和石墨烯，其中，石墨烯的占涂层总质量的0～30％，且不为0。
本发明是在SnO2中加入石墨烯，是因为石墨烯良好的电学性能可以有效地在光催化过程中对光生电子进行转移，防止电子空穴对的复合。同时，石墨烯可以很好地支撑分散SnO2纳米颗粒，抑制其团聚现象的出现，这两点都能有效改善SnO2的光催化性能。同时，由于石墨烯具有优异的电化学稳定性，快速的电荷传递速率以及优异的机械性能，使得石墨烯可以作为制备各种传感器器件的理想材料。此外，适量的SnO2的存在破坏了部分涂层内原本能够导通的导电通路，使得涂层在外界应力作用下，表现出更高的应变敏感性能。
所述纳米SnO2的粒径为70～90nm。
一种如上所述多功能涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石墨烯纳米片或氧化石墨烯置于水中，超声配置成混合均匀的石墨烯分散液，待用；
(2)将纳米SnO2粉末置于水中，超声得到均匀分散的SnO2分散液，待用；
(3)将配置好的石墨烯分散液和SnO2分散液混合，得到混合液，其中石墨烯纳米片或氧化石墨烯占总固含量的0～30％，且不为0，然后加入水合肼还原氧化石墨烯，得到SnO2/rGO混合液，然后通过喷涂装置将混合液喷涂至基底上，加热烘干，即得所述多功能涂层。加入水合肼是为了还原氧化石墨烯，若原料使用的是石墨烯纳米片，则不需要添加水合肼，水合肼的添加量是刚好将氧化石墨烯还原完全。
述石墨烯纳米片或氧化石墨烯在水中超声1～2h得到浓度为1～3mg/mL的石墨烯分散液。
所述石墨烯纳米片选用XG科学公司生产的C750规格的石墨烯纳米片，氧化石墨烯可以由石墨烯纳米片通过Hummers法实验室制备得到。
所述纳米SnO2粉末置于水中超声1～2h得到SnO2分散液。
基底表面预涂苯丙乳液。基底表面预涂苯丙乳液不仅可以抑制石墨烯和SnO2的脱落现象，而且苯丙乳液具有良好的柔性，断裂伸长率大，弹性变形范围大等特点，使得苯丙乳液非常适合作为应变传感器的基底材料。
所述烘干的温度为70～90℃。
一种如上所述多功能涂层的应用，该多功能涂层用于半导体光催化剂以处理空气污染或水污染。
所述多功能涂层用于应变传感器，使用时，将涂层喷涂在涂有苯丙乳液的基体上，待涂层成型后，在涂层两端通电，并检测涂层电阻的变化，从而判断基体应力的变化。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几方面：
(1)利用石墨烯对SnO2的支撑分散作用，改善了SnO2的光催化性能。同时利用石墨烯的电学性能，制备出兼具光催化性能和应变敏感性能的多功能涂层，拓宽了光催化半导体在治理环境污染的领域应用；
(2)本发明的涂层由于石墨烯的存在，使得涂层还可以作为应变传感器使用。涂层拓展了石墨烯在损伤检测、材料疲劳测试等领域的应用。
附图说明
图1为实施例1中SnO2/rGO涂层的SEM照片；
图2为实施例1中SnO2/GNP涂层的SEM照片；
图3为对比例1中纯SnO2涂层的SEM照片；
图4为实施例2中使用Coating(1)-S-x％GNP涂层对甲基橙溶液进行光降解后的紫外可见光谱；
图5为实施例2中使用Coating(2)-S-x％rGO涂层对甲基橙溶液进行光降解后的紫外可见光谱；
图6为实施例3中Coating(1)-S-x％GNP涂层和Coating(2)-S-x％rGO涂层的电阻随GNP(或者rGO)含量的变化关系图；
图7为实施例3中Coating(1)-S-x％GNP涂层的电阻随应变的变化关系图；
图8为实施例3中Coating(2)-S-x％rGO涂层的电阻随应变的变化关系图；
图9为实施例3中对Coating(1)-S-x％GNP涂层和Coating(2)-S-x％rGO涂层的电阻变化率随应变变化曲线进行线性拟合后得到的应变敏感系数(GF)随GNP(或者rGO)含量的变化关系图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
选用XG科学公司生产的C750规格的石墨烯纳米片(GNP)配置出2mg/mL的石墨烯纳米片分散溶液后超声1h，得到分散均匀的石墨烯纳米片分散液。采用改进的Hummers法实验室制备得到氧化石墨烯。用制备好的氧化石墨烯配制出2mg/mL的氧化石墨烯分散液后超声1h，得到分散均匀的氧化石墨烯分散液。使用纳米尺度的SnO2配制出1mg/mL的SnO2水溶液，超声1h后，得到均匀分散得的SnO2水溶液。
在2个容量为100mL的烧杯分别中加入40mL的SnO2水溶液。依次量取6.7mL的石墨烯纳米片分散液和氧化石墨烯分散液并分别加入两个装有SnO2水溶液的烧杯中，磁力搅拌均匀后再超声处理1h得到均匀分散的SnO2/GNP混合溶液和SnO2/GO混合溶液。在装有SnO2/GO混合溶液的烧杯中加入适量水合肼，然后在90℃水浴条件下磁力搅拌1h，得到均匀分散的SnO2/rGO混合溶液。在2个烧杯上分别贴上标签，写上S-25％GNP，S-25％rGO，(25％分别代表石墨烯纳米片和氧化石墨烯的质量分数，0％代表溶液中不含石墨烯)，然后用喷涂装置将配置好的SnO2/GNP混合溶液，SnO2/rGO混合溶液分别喷涂到基底材料上，得到不同类型的涂层(SnO2/GNP涂层和SnO2/rGO涂层)。基底材料为橡胶片(10mm*100mm*0.5mm)，基底材料上已经事先喷涂了一层苯丙乳液，喷涂石墨烯/SnO2混合溶液过程中，基底材料置于80℃加热台上。
对比例1
取一个100mL的烧杯，只加入40mL的SnO2水溶液作为对照组，标记S-0％GNP，后用喷涂装置将配置好的SnO2水溶液喷涂到于是实力相同的基底材料上，喷涂过程中，基底材料置于80℃加热台上。
将实施例1和对比例1得到的三个样品进行SEM检测，得到的结果分别如图1～图3所示，从中我们可以看出，纯SnO2涂层表面的SnO2纳米颗粒发生严重的团聚。对于SnO2/GNP涂层与SnO2/rGO涂层，在引入石墨烯之后，SnO2纳米颗粒能够很好地分散石墨烯上，其尺寸维持在纳米尺度上。
实施例2
选用XG科学公司生产的C750规格的石墨烯纳米片(GNP)配置出2mg/mL的石墨烯纳米片分散溶液后超声1h，得到分散均匀的石墨烯纳米片分散液。采用改进的Hummers法实验室制备得到氧化石墨烯。用制备好的氧化石墨烯配制出2mg/mL的氧化石墨烯分散液后超声1h，得到分散均匀的氧化石墨烯分散液。使用纳米尺度的SnO2配制出1mg/mL的SnO2水溶液，超声1h后，得到均匀分散得的SnO2水溶液。
取6个100mL的烧杯，分别在6个烧杯中加入40mL的SnO2水溶液。依次量取1.1mL，2.2mL，3.5mL，5mL，6.7mL和8.6mL的石墨烯纳米片分散液并分别加入6个装有SnO2水溶液的烧杯中，磁力搅拌均匀后再超声处理1h得到均匀分散的SnO2/GNP混合溶液。另取一个100mL的烧杯，只加入40mL的SnO2水溶液作为对照组。在7个烧杯上分别贴上标签，写上S-x％GNP(x代表石墨烯纳米片的质量分数，x＝0,5,10,15,20,25,30，x＝0代表溶液中不含石墨烯纳米片)。再次取6个100mL的烧杯，分别在6个烧杯中加入40mL的SnO2水溶液。依次量取1.1mL，2.2mL，3.5mL，5mL，6.7mL和8.6mL的氧化石墨烯分散液并分别加入6个装有SnO2水溶液的烧杯中，磁力搅拌均匀后再超声处理1h，在磁力搅拌的同时向每个烧杯中加入适量的水合肼，然后在90℃水浴条件下磁力搅拌1h，得到均匀分散的SnO2/rGO混合溶液。在六个烧杯上分别贴上标签，写上S-x％rGO(x代表氧化石墨烯的质量分数，x＝5，10，15，20，25，30)。用喷涂装置将配置好的SnO2/GNP混合溶液，SnO2/rGO混合溶液以及对照组SnO2水溶液分别喷涂到基底材料上，得到不同类型的涂层。为了便于分析，将制备的涂层记作Coating(1)-S-x％GNP和Coating(2)-S-x％rGO(S代表SnO2，x分别代表GNP和rGO的质量分数，x的取值分别为0，5，10，15，20，25，30。其中，x＝0表示制备的涂层不含GNP，Coating-S-0％GNP将作为对照组以便于进行数据分析)。基底材料为橡胶片(10mm*100mm*0.5mm)，基底材料上已经事先喷涂了一层苯丙乳液，喷涂石墨烯/SnO2混合溶液过程中，基底材料置于80℃加热台上。分别使用Coating(1)-S-x％GNP涂层和Coating(2)-S-x％rGO涂层对甲基橙溶液进行光催化降解。
图4为使用Coating(1)-S-x％GNP涂层对甲基橙溶液进行光降解后的紫外可见光谱。图5为使用Coating(2)-S-x％rGO涂层对甲基橙溶液进行光降解后的紫外可见光谱。两种涂层的光催化性能随着GNP(或者rGO)含量的增加呈现出先上升后下降的趋势。这说明适量的GNP(或者rGO)可有效提高SnO2的光催化性能。
实施例3
选用XG科学公司生产的C750规格的石墨烯纳米片(GNP)配置出2mg/mL的石墨烯纳米片分散溶液后超声1h，得到分散均匀的石墨烯纳米片分散液。采用改进的Hummers法实验室制备得到氧化石墨烯。用制备好的氧化石墨烯配制出2mg/mL的氧化石墨烯分散液后超声1h，得到分散均匀的氧化石墨烯分散液。使用纳米尺度的SnO2配制出1mg/mL的SnO2水溶液，超声1h后，得到均匀分散得的SnO2水溶液。
取6个100mL的烧杯，分别在6个烧杯中加入40mL的SnO2水溶液。依次量取1.1mL，2.2mL，3.5mL，5mL，6.7mL和8.6mL的石墨烯纳米片分散液并分别加入6个装有SnO2水溶液的烧杯中，磁力搅拌均匀后再超声处理1h得到均匀分散的SnO2/GNP混合溶液。在6个烧杯上分别贴上标签，写上S-x％GNP(x代表石墨烯纳米片的质量分数，x＝5,10,15,20,25,30)。再次取6个100mL的烧杯，分别在6个烧杯中加入40mL的SnO2水溶液。依次量取1.1mL，2.2mL，3.5mL，5mL，6.7mL和8.6mL的氧化石墨烯分散液并分别加入6个装有SnO2水溶液的烧杯中，磁力搅拌均匀后再超声处理1h，在磁力搅拌的同时向每个烧杯中加入适量的水合肼，然后在90℃水浴条件下磁力搅拌1h，得到均匀分散的SnO2/rGO混合溶液。在六个烧杯上分别贴上标签，写上S-x％rGO(x代表氧化石墨烯的质量分数，x＝5，10，15，20，25，30)。用喷涂装置将配置好的SnO2/GNP混合溶液和SnO2/rGO混合溶液分别喷涂到基底材料上，得到不同类型的涂层。为了便于分析，将制备的涂层记作Coating(1)-S-x％GNP和Coating(2)-S-x％rGO(S代表SnO2，x分别代表GNP和rGO的质量分数，x的取值分别为5，10，15，20，25，30)。基底材料为橡胶片(10mm*100mm*0.5mm)，基底材料上已经事先喷涂了一层苯丙乳液，喷涂石墨烯/SnO2混合溶液过程中，基底材料置于80℃加热台上。
在制备好的Coating(1)-S-x％GNP涂层和Coating(2)-S-x％rGO涂层的两端使用导电胶接入铜导线(石墨填充型导电胶，密度1.65g/cm3；体积电阻率10-2～10-3Ω·cm；工作温度区间-40～1000℃)，连接上电学测试设备，得到与待检测物一体化的基于石墨烯/二氧化锡涂层的层状结构应变传感器。
图6为Coating(1)-S-x％GNP涂层和Coating(2)-S-x％rGO涂层的电阻随GNP(或者rGO)含量的变化关系图。两种涂层的电阻随着GNP(或者rGO)含量的增加呈现出先下降后保持不变的趋势，说明涂层的导电性随着GNP(或者rGO)含量的增加而上升，当GNP(或者rGO)含量过多时，涂层的导电性不再发生变化。
图7为Coating(1)-S-x％GNP涂层的电阻随应变的变化关系图。图8为Coating(2)-S-x％rGO涂层的电阻随应变的变化关系图。两种涂层的电阻和外界应变之间存在着一定的线性关系，具备作为应变传感器的基础条件。
图9为对Coating(1)-S-x％GNP涂层和Coating(2)-S-x％rGO涂层的电阻变化率随应变变化曲线进行线性拟合后得到的应变敏感系数(GF)随GNP(或者rGO)含量的变化关系图。两种涂层的应变敏感性能在GNP(或者rGO)含量较小时呈现出更好地应变敏感性能。
Claims (9)
1.一种多功能涂层的制备方法，其特征在于，所述的涂层包括均匀分散的纳米SnO2和石墨烯，其中，石墨烯的占涂层总质量的0～30％，且不为0；
所述的制备方法包括以下步骤：
(1)将石墨烯纳米片或氧化石墨烯置于水中，超声配制成混合均匀的石墨烯分散液，待用；
(2)将纳米SnO2粉末置于水中，超声得到均匀分散的SnO2分散液，待用；
(3)将配制好的石墨烯分散液和SnO2分散液混合，得到混合液，若混合液中含有氧化石墨烯，则加入水合肼还原氧化石墨烯，得到SnO2/rGO混合液，之后通过喷涂装置将混合液喷涂至基底上，加热烘干，即得所述多功能涂层。
2.根据权利要求1所述的一种多功能涂层的制备方法，其特征在于，所述纳米SnO2的粒径为70～90nm。
3.根据权利要求1所述的一种多功能涂层的制备方法，其特征在于，所述石墨烯纳米片或氧化石墨烯在水中超声1～2h得到浓度为1～3mg/mL的石墨烯分散液。
4.根据权利要求1所述的一种多功能涂层的制备方法，其特征在于，所述石墨烯纳米片选用XG科学公司生产的C750规格的石墨烯纳米片。
5.根据权利要求1所述的一种多功能涂层的制备方法，其特征在于，所述纳米SnO2粉末置于水中超声1～2h得到SnO2分散液。
6.根据权利要求1所述的一种多功能涂层的制备方法，其特征在于，所述基底表面预涂苯丙乳液。
7.根据权利要求1所述的一种多功能涂层的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为70～90℃。
8.一种采用权利要求1至7任一项所述的方法制备的多功能涂层的应用，其特征在于，该多功能涂层用于半导体光催化剂以处理空气污染或水污染。
9.一种采用权利要求1至7任一项所述的方法制备的多功能涂层的应用，其特征在于，所述多功能涂层用于应变传感器，使用时，将涂层喷涂在涂有苯丙乳液的基体上，待涂层成型后，在涂层两端通电，并检测涂层电阻的变化，从而判断基体应力的变化。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810395251.2A CN108636397B (zh) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 一种多功能涂层及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810395251.2A CN108636397B (zh) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 一种多功能涂层及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108636397A CN108636397A (zh) | 2018-10-12 |
| CN108636397B true CN108636397B (zh) | 2021-03-26 |
Family
ID=63748111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810395251.2A Active CN108636397B (zh) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 一种多功能涂层及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108636397B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102225330A (zh) * | 2011-04-20 | 2011-10-26 | 东南大学 | 光催化法制备光催化剂/石墨烯一维核壳复合结构的方法 |
| CN103937016A (zh) * | 2014-03-28 | 2014-07-23 | 同济大学 | 一种制备石墨烯/高分子乳液复合薄膜材料的喷涂方法 |
| CN104973662A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-10-14 | 青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司 | 船舶生活污水处理用氧化物阳极及其制备方法 |
| CN105140488A (zh) * | 2015-09-21 | 2015-12-09 | 江苏津谊新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池负极材料 |
| CN107167180A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-15 | 北京邮电大学 | 一种弹性纤维传感器及其制备方法 |
| CN107298583A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-10-27 | 中科院微电子研究所昆山分所 | 一种二氧化锡复合涂层及其制备方法 |
-
2018
- 2018-04-27 CN CN201810395251.2A patent/CN108636397B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102225330A (zh) * | 2011-04-20 | 2011-10-26 | 东南大学 | 光催化法制备光催化剂/石墨烯一维核壳复合结构的方法 |
| CN103937016A (zh) * | 2014-03-28 | 2014-07-23 | 同济大学 | 一种制备石墨烯/高分子乳液复合薄膜材料的喷涂方法 |
| CN104973662A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-10-14 | 青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司 | 船舶生活污水处理用氧化物阳极及其制备方法 |
| CN105140488A (zh) * | 2015-09-21 | 2015-12-09 | 江苏津谊新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池负极材料 |
| CN107167180A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-15 | 北京邮电大学 | 一种弹性纤维传感器及其制备方法 |
| CN107298583A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-10-27 | 中科院微电子研究所昆山分所 | 一种二氧化锡复合涂层及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108636397A (zh) | 2018-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tong et al. | Graphene based materials and their composites as coatings | |
| WO2018228407A1 (zh) | 一种石墨烯/金属纳米带复合导电油墨及其制备方法和应用 | |
| US20110227000A1 (en) | Electrophoretic deposition and reduction of graphene oxide to make graphene film coatings and electrode structures | |
| AU2008229178B2 (en) | Shielding based on metallic nanoparticle compositions and devices and methods thereof | |
| Wang et al. | Preparation of silver/reduced graphene oxide coated polyester fabric for electromagnetic interference shielding | |
| JP2009001481A (ja) | 金属前駆体を含むカーボンナノチューブ組成物、カーボンナノチューブ薄膜およびその製造方法 | |
| Al-Gahouari et al. | Electrochemical sensor: L-cysteine induced selectivity enhancement of electrochemically reduced graphene oxide–multiwalled carbon nanotubes hybrid for detection of lead (Pb 2+) ions | |
| CN107393725A (zh) | 一种多孔导电的碳材料负载NiCo2O4复合材料及其制法和应用 | |
| JPWO2016136428A1 (ja) | カーボンナノチューブ分散液および導電性フィルムの製造方法 | |
| Liu et al. | Layered graphene nanostructures functionalized with NH 2-rich polyelectrolytes through self-assembly: construction and their application in trace Cu (ii) detection | |
| Kulkarni et al. | Synthesis and evaluation of gas sensing properties of PANI, PANI/SnO2 and PANI/SnO2/rGO nanocomposites at room temperature | |
| Rehman et al. | 3D interlayer nanohybrids composed of reduced graphenescheme oxide/SnO2/PPy grown from expanded graphite for the detection of ultra-trace Cd2+, Cu2+, Hg2+ and Pb2+ ions | |
| Wang et al. | Electrocatalytic oxidation and detection of N-acetylcysteine based on magnetite/reduced graphene oxide composite-modified glassy carbon electrode | |
| TWI671766B (zh) | 導電性薄膜及導電性薄膜之製造方法 | |
| WO2021203804A1 (zh) | 自加热气体传感器、气敏材料及其制备方法和应用 | |
| Yao et al. | A novel electrochemical sensor based on a glassy carbon electrode modified with Cu–MWCNT nanocomposites for determination of hydroquinone | |
| Gao et al. | Synthesis of nanocomposites of silver nanoparticles with medical stone and carbon nanotubes for their antibacterial applications | |
| Arai et al. | Fabrication of copper/multiwalled carbon nanotube composites containing different sized nanotubes by electroless deposition | |
| Park et al. | Aggregation of reduced graphene oxide and its nanohybrids with magnetite and elemental silver under environmentally relevant conditions | |
| Zheng et al. | Preparation of surface-silvered graphene-CNTs/polyimide hybrid films: processing, morphology and properties | |
| Zheng et al. | Flexible silver nanowire transparent conductive films prepared by an electrostatic adsorption self-assembly process | |
| Kim et al. | Surface modification of oleylamine-capped Ag–Cu nanoparticles to fabricate low-temperature-sinterable Ag–Cu nanoink | |
| Zhai et al. | Effect of zeta potential on coating morphology of SiO2-coated copper powder and conductivity of copper film | |
| Lim et al. | Novel fabrication of functionalized graphene oxide via magnetite and 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate | |
| CN108636397B (zh) | 一种多功能涂层及其制备方法与应用 |
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 |