CN109368678A - 一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法 - Google Patents

一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109368678A
CN109368678A CN201811538875.1A CN201811538875A CN109368678A CN 109368678 A CN109368678 A CN 109368678A CN 201811538875 A CN201811538875 A CN 201811538875A CN 109368678 A CN109368678 A CN 109368678A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
preparation
calcium hydroxide
added
calcium
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
CN201811538875.1A
Other languages
English (en)
Inventor
苗中正
吴帅
朱海霞
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.)
Yancheng Teachers University
Original Assignee
Yancheng Teachers University
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 Yancheng Teachers University filed Critical Yancheng Teachers University
Priority to CN201811538875.1A priority Critical patent/CN109368678A/zh
Publication of CN109368678A publication Critical patent/CN109368678A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/02—Oxides or hydroxides
    • 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
    • C01B32/194—After-treatment
    • 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

Landscapes

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

Abstract

本发明提供一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法。将石墨烯粉末与氯酸钠加入到浓硫酸中，冰浴状态下搅拌，在石墨烯表面修饰上含氧基团，将氯化钙加入功能化石墨烯分散液，混合均匀后加热到60‑90℃，以0.5‑2mL/min的速度向溶液中滴加氢氧化钠溶液，滴加完毕后继续保温30‑60min，离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理0.5‑2h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。本发明所公开的方法在石墨烯表面原位生成氢氧化钙纳米颗粒，颗粒分布均匀，反应条件温和，具备制备简单、成本低、易于工业化批量生产的特点。

Description

一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料制备领域，尤其涉及一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法。
背景技术
氢氧化钙是常用的建筑材料，也用作杀菌剂和化工原料等，在医疗、冶金、玻璃、造纸、制革、电石以及土壤改良、水处理、气体净化等方面具有广泛的用途。纳米氢氧化钙可用于壁画修复，对纸质文物进行脱酸，加固石质文物，其在文物保护中的应用逐渐受到了人们的关注。
纳米氢氧化钙的制备方法有溶胶凝胶法、沉淀法、离子交换法等。但是，这些方法合成的纳米氢氧化钙一直存在易团聚、难分散的缺点，从而限制了其在文物保护中的应用。李炫华在发明专利《一种高稳定性氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料及制备方法》(申请号201610325983.5)中将氧化石墨烯和纳米氢氧化钙按照一定比例混合水热即可制得氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料，氢氧化钙纳米颗粒被石墨烯包裹而成单分散状态，复合材料在异丙醇中分散良好。但是，这种方法是将已经制备好的氢氧化钙纳米颗粒与石墨烯复合，不能充分发挥石墨烯的分散作用。石墨烯作为纳米颗粒的载体以及复合材料的组成部分，不仅影响到复合材料的性能，也直接参与到无机颗粒的反应生成过程，影响到无机纳米颗粒最终的尺寸大小。发展新的复合材料的制备方法，可进一步改善纳米氢氧化钙易团聚、难分散的缺点。
发明内容
提出了一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法，在石墨烯表面原位合成氢氧化钙纳米颗粒，利用石墨烯的分散、承载及隔离作用有效提阻止氢氧化钙纳米颗粒的团聚。
本发明采用如下技术方案：
一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将石墨烯粉末与氯酸钠加入到浓硫酸中，冰浴状态下搅拌，在石墨烯表面修饰上含氧基团，反应后将石墨烯离心清洗得到粉末，将粉末加入到水溶液中，超声后得到功能化石墨烯分散液；
(2)将氯化钙加入功能化石墨烯分散液，常温搅拌，混合均匀后继续搅拌并加热到60-90℃，以0.5-2mL/min的速度向溶液中滴加氢氧化钠溶液，滴加完毕后继续保温30-60min，反应完毕后将溶液自然冷却到室温，离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理0.5-2h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。
步骤(1)中的氯酸钠与石墨烯的质量比为6-12，在冰浴的状态下搅拌时间为2-24h。
步骤(1)中的石墨烯分散液浓度为0.5-2mg/mL。
步骤(2)中氯化钙与石墨烯的添加量以石墨烯质量为氢氧化钙/石墨烯复合材料质量的10-30％为参考。
步骤(2)中常温搅拌时间为0.5-4h，钙离子吸附在石墨烯表面含氧基团位置，产生絮凝现象。
步骤(2)中氢氧化钠溶液浓度为0.4-2.3mmol/mL，氢氧化钠加入量需超过氢氧化钙中羟基与钙的原子比，加入的氢氧化钠与氯化钙的摩尔数比值大于2。
本发明具有如下优势：
(1)在石墨烯表面修饰上含氧基团，可以极大改善石墨烯在溶液中的分散性能，并为钙离子提供均匀的吸附位点。
(2)钙离子因静电吸附和化学吸附作用均匀吸附在具有分散和承载作用的功能化石墨烯表面，有利于氢氧化钠加入后在石墨烯表面原位生成氢氧化钙纳米颗粒，使颗粒分布均匀，阻止石墨烯自身的叠加及氢氧化钙颗粒的团聚。
(3)过量氢氧化钠具有还原效果，保护气氛中400℃加热处理也可以去除掉功能化石墨烯中的含氧基团，还原后的石墨烯更加稳定。
(4)反应条件温和，具备制备简单、成本低、易于工业化批量生产的特点。
附图说明
图1为本发明方法制备功能化石墨烯材料的透射电镜图。
图2为本发明方法制备氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的透射电镜图。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
(1)将100mg石墨烯粉末与600mg氯酸钠加入到50mL浓硫酸中，冰浴状态下搅拌6h。
(2)将修饰后的功能化石墨烯离心清洗，烘干得到粉末，将粉末加入水溶液中，超声1h，得到1mg/mL的功能化石墨烯水分散液。
(3)将10mmol氯化钙加入功能化石墨烯分散液，常温搅拌1h，混合均匀后，继续搅拌并加热到90℃。
(4)以1mL/min的速度向溶液中滴加1mmol/mL氢氧化钠溶液，共滴加12mL，滴加完毕后继续保温30min。
(5)离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理1h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。
图1包含本实施例制备功能化石墨烯材料的透射电镜图。
图2包含本实施例制备氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的透射电镜图。
实施例2
(1)将100mg石墨烯粉末与800mg氯酸钠加入到50mL浓硫酸中，冰浴状态下搅拌6h。
(2)将修饰后的功能化石墨烯离心清洗，烘干得到粉末，将粉末加入水溶液中，超声1h，得到1mg/mL的功能化石墨烯水分散液。
(3)将10mmol氯化钙加入功能化石墨烯分散液，常温搅拌1h，混合均匀后，继续搅拌并加热到90℃。
(4)以1mL/min的速度向溶液中滴加1mmol/mL氢氧化钠溶液，共滴加12mL，滴加完毕后继续保温30min。
(5)离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理1h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。
实施例3
(1)将100mg石墨烯粉末与600mg氯酸钠加入到50mL浓硫酸中，冰浴状态下搅拌6h。
(2)将修饰后的功能化石墨烯离心清洗，烘干得到粉末，将粉末加入水溶液中，超声1h，得到0.5mg/mL的功能化石墨烯水分散液。
(3)将10mmol氯化钙加入功能化石墨烯分散液，常温搅拌1h，混合均匀后，继续搅拌并加热到90℃。
(4)以1mL/min的速度向溶液中滴加1mmol/mL氢氧化钠溶液，共滴加12mL，滴加完毕后继续保温30min。
(5)离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理1h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。
实施例4
(1)将100mg石墨烯粉末与600mg氯酸钠加入到50mL浓硫酸中，冰浴状态下搅拌6h。
(2)将修饰后的功能化石墨烯离心清洗，烘干得到粉末，将粉末加入水溶液中，超声1h，得到1mg/mL的功能化石墨烯水分散液。
(3)将10mmol氯化钙加入功能化石墨烯分散液，常温搅拌2h，混合均匀后，继续搅拌并加热到90℃。
(4)以1mL/min的速度向溶液中滴加1mmol/mL氢氧化钠溶液，共滴加12mL，滴加完毕后继续保温30min。
(5)离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理1h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (6)

1.一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将石墨烯粉末与氯酸钠加入到浓硫酸中，冰浴状态下搅拌，在石墨烯表面修饰上含氧基团，反应后将石墨烯离心清洗得到粉末，将粉末加入到水溶液中，超声后得到功能化石墨烯分散液；
(2)将氯化钙加入功能化石墨烯分散液，常温搅拌，混合均匀后继续搅拌并加热到60-90℃，以0.5-2mL/min的速度向溶液中滴加氢氧化钠溶液，滴加完毕后继续保温30-60min，反应完毕后将溶液自然冷却到室温，离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理0.5-2h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的氯酸钠与石墨烯的质量比为6-12，在冰浴的状态下搅拌时间为2-24h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的石墨烯分散液浓度为0.5-2mg/mL。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的氯化钙与石墨烯的添加量以石墨烯质量为氢氧化钙/石墨烯复合材料质量的10-30％为参考。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的常温搅拌时间为0.5-4h，钙离子吸附在石墨烯表面含氧基团位置，产生絮凝现象。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的氢氧化钠溶液浓度为0.4-2.3mmol/mL，氢氧化钠加入量需超过氢氧化钙中羟基与钙的原子比，加入的氢氧化钠与氯化钙的摩尔数比值大于2。
CN201811538875.1A 2018-11-29 2018-11-29 一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法 Pending CN109368678A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811538875.1A CN109368678A (zh) 2018-11-29 2018-11-29 一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811538875.1A CN109368678A (zh) 2018-11-29 2018-11-29 一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109368678A true CN109368678A (zh) 2019-02-22

Family

ID=65373974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811538875.1A Pending CN109368678A (zh) 2018-11-29 2018-11-29 一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109368678A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112090400A (zh) * 2020-07-24 2020-12-18 山西大同大学 一种负载氢氧化钙的石墨烯气凝胶复合材料的制备方法及其应用
CN113968688A (zh) * 2021-11-11 2022-01-25 青岛农业大学 一种再生混凝土骨料的改性方法及其混凝土组合物与应用
CN114715928A (zh) * 2021-04-04 2022-07-08 甘肃省文物考古研究所 壁画加固材料PAAG/Ca(OH)2及其制备方法
CN116639648A (zh) * 2023-06-29 2023-08-25 西安工业大学 一种固态储氢材料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106006693A (zh) * 2016-05-17 2016-10-12 西北工业大学 一种高稳定性氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料及制备方法
CN107902641A (zh) * 2017-09-19 2018-04-13 太原理工大学 一种功能化还原石墨烯的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106006693A (zh) * 2016-05-17 2016-10-12 西北工业大学 一种高稳定性氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料及制备方法
CN107902641A (zh) * 2017-09-19 2018-04-13 太原理工大学 一种功能化还原石墨烯的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BAOJUN LI ET AL.: ""Mg(OH)2@reduced graphene oxide composite for removal of dyes from water"", 《J. MATER. CHEM.》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112090400A (zh) * 2020-07-24 2020-12-18 山西大同大学 一种负载氢氧化钙的石墨烯气凝胶复合材料的制备方法及其应用
CN112090400B (zh) * 2020-07-24 2022-12-20 山西大同大学 一种负载氢氧化钙的石墨烯气凝胶复合材料的制备方法及其应用
CN114715928A (zh) * 2021-04-04 2022-07-08 甘肃省文物考古研究所 壁画加固材料PAAG/Ca(OH)2及其制备方法
CN114715928B (zh) * 2021-04-04 2023-03-31 甘肃省文物考古研究所 壁画加固材料PAAG/Ca(OH)2及其制备方法
CN113968688A (zh) * 2021-11-11 2022-01-25 青岛农业大学 一种再生混凝土骨料的改性方法及其混凝土组合物与应用
CN116639648A (zh) * 2023-06-29 2023-08-25 西安工业大学 一种固态储氢材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109368678A (zh) 一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法
CN104760968B (zh) 一种纳米级有机膨润土的制备方法
CN100590155C (zh) 一种纳米凹土有机表面改性方法
CN106076244A (zh) 一种纳米氧化物包覆的长寿命锂离子筛吸附剂的制备方法
CN106517341B (zh) 一种制备二氧化锰纳米催化剂的方法及其应用
CN102249255B (zh) 阴离子-非离子复合型有机蒙脱石及其制备方法
CN102241403A (zh) 阳离子-阴离子复合插层型有机蒙脱石材料及其制备方法
CN102649590B (zh) 无比表面活性剂制备介孔NiAl2O4材料的方法
CN106186759A (zh) 一种基于改性硅灰表面预吸附分散的纳米SiO2在水泥基材料中的应用方法
CN108584969A (zh) 水化硅酸钙纳米片制备方法
CN104549146A (zh) 氧化铝修饰的多壁碳纳米管纳米复合材料及其制备方法和应用
WO2022199445A1 (zh) 防治重金属污染的复合生物炭及其制备方法
CN114225897B (zh) 一种改性凹凸棒负载纳米零价铁复合材料及其制备方法与应用
CN109422269A (zh) 一种钠基膨润土的制备方法
Liu et al. Visible light antibacterial potential of cement mortar incorporating Cu-ZnO/gC 3 N 4 nanocomposites
CN106179193A (zh) 一种聚合羟基铁改性高岭土复合材料及其制备方法和应用
CN109399587A (zh) 介孔氮化碳的制备方法及其产品和应用
CN102174278A (zh) 一种无机纳米粉体表面亲油改性方法
CN109553113A (zh) 一种氢氧化钙/氮化硼纳米复合材料的制备方法
CN103599765A (zh) 一种合成表面活性剂改性的针铁矿的方法
CN103949205A (zh) 一种纳米混层组装粘土矿物材料的制备方法及其应用
Zhu et al. Microscopic analysis of nano-modified fly ash by fluidized bed reactor-vapor deposition
CN115259735B (zh) 一种混凝土用降粘型相变材料及其制备方法与应用
CN101423626B (zh) 一种粉煤灰表面功能化复合包覆膜层制备方法
CN106238003A (zh) 一种高岭土/壳聚糖复合材料及其制备方法和应用

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
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190222

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication