一種石墨烯-納米銀復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石墨烯-納米銀復(fù)合材料的制備方法，按照10:1:1-1:1:1的體積比，將市面上可以出售的飲料、0.01-100g/L的銀氨溶液與0.01-0.5g/L的氧化石墨烯溶液混合，在20℃-60℃的溫度條件下超聲1-10h，然后移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中160-200℃保溫1-24h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯-納米銀復(fù)合材料。本發(fā)明利用氧化石墨、銀氨為原料，直接采用市面上可以出售的果汁類飲料、茶類飲料作為還原劑，在不添加任何穩(wěn)定劑/分散劑的條件下，一步法制得納米銀-石墨烯復(fù)合材料，具備工藝簡(jiǎn)單、原料來(lái)源廣泛、反應(yīng)溫和、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種石墨烯-納米銀復(fù)合材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種石墨烯-納米銀復(fù)合材料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈.海姆和康斯坦丁.諾沃肖洛夫，利用撕透明膠帶的方法，成功地從石墨中分離出單層原子排列的石墨烯，兩人也因此獲得2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)(Science, 2004，306 ( 5696):666-669)。石墨烯由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型蜂巢晶格，其結(jié)構(gòu)單元為碳六元環(huán)，它是一種只有單層碳原子厚度的二維材料。石墨烯是構(gòu)成碳基材料的基本機(jī)構(gòu)單元。它可以包裹形成零維Fullerenes,卷成一維carbon nanotube,層層堆積成三維graphite。從石墨烯發(fā)現(xiàn)的那一天起,石墨烯就已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)，在超級(jí)電容器、透明電極、海水淡化、發(fā)光二極管、傳感器、儲(chǔ)氫、太陽(yáng)能電池、催化劑載體、復(fù)合材料、生物支架材料、生物成像、藥物輸送、紡織、印染等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
[0003]納米銀具有優(yōu)良的傳熱性、導(dǎo)電性、表面活性和催化性能，在光學(xué)、催化、微電子、生物傳感、抗菌等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。
[0004]石墨烯是單原子厚度的二維石墨碳材料，具有高比表面積、突出的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能、非凡的電子傳遞性能等一系列優(yōu)異性質(zhì)，是納米銀的理想載體，而存在于石墨烯層間的納米銀粒子可以起到分離鄰近石墨烯片層，防止石墨烯發(fā)生團(tuán)聚的作用。近年來(lái)有不少文獻(xiàn)或?qū)＠麍?bào)道了納米銀-石墨烯復(fù)合材料的制備和應(yīng)用，但是它們多采用有毒的肼和硼氫化鈉作為還原劑。例如Jianfeng Shen等利用硼氫化鈉和乙二醇的混合還原劑制備了石墨烯-銀納米粒子復(fù)合材料(Nano Res.,2010, 3(5): 339-349)。
[0005]果汁飲料是一種在市場(chǎng)上廣受歡迎的飲料，廣義上也包括由蔬菜榨汁而成的蔬菜汁，它是按照一定比例與水和其他配料勾兌而成，主要生產(chǎn)廠家有匯源、農(nóng)夫果園、哇哈哈、可口可樂(lè)、味全等。一般來(lái)說(shuō)，其果汁含量應(yīng)不低于10%，果汁飲料中保留有水果中相當(dāng)一部分營(yíng)養(yǎng)成分，例如維生素、礦物質(zhì)、糖分、氨基酸和膳食纖維中的果膠等，口感也優(yōu)于普通白開(kāi)水。
[0006]茶飲料是指用水浸泡茶葉，經(jīng)抽提、過(guò)濾、澄清等工藝制成的茶湯或在茶湯中加入水、糖液、酸味劑、食用香精、果汁或植(谷)物抽提液等調(diào)制加工而成的制品，具有茶葉的獨(dú)特風(fēng)味，含有天然茶多?K咖啡堿、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、多糖等多種有效成分，兼有營(yíng)養(yǎng)、保健功效，是清涼解渴的多功能飲料。
[0007]近年來(lái)，采用綠色、環(huán)保、高效和廉價(jià)的方法制備納米銀、石墨烯及納米銀-石墨烯復(fù)合材料逐漸成為研究的熱點(diǎn)。何光裕等以聚乙二醇為還原劑通過(guò)水熱反應(yīng)，還原氧化石墨烯同時(shí)在石墨烯表面原位生長(zhǎng)銀納米粒子，制備納米銀@石墨烯復(fù)合材料，同時(shí)研究了復(fù)合材料的抑菌性能，結(jié)果表明納米銀@石墨烯復(fù)合材料是一種效果顯著的新型抑菌材料(精細(xì)化工，2012，09:840-843)。中國(guó)發(fā)明專利CN201210054952.2采用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作為還原劑，純度高達(dá)99%的石墨烯粉末作為載體，在溫和的反應(yīng)條件下，銀在石墨烯層上形核、長(zhǎng)大，得到石墨烯/銀納米粒子復(fù)合材料。但是還未見(jiàn)將市面上可以出售的飲料直接用于一步法制備納米銀-石墨烯復(fù)合材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種石墨烯-納米銀復(fù)合材料的制備方法。
[0009]本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
按照10:1:1-1:1:1的體積比，將市面上可以出售的飲料、0.01-100g/L的銀氨溶液與
0.01-0.5g/L的氧化石墨烯溶液混合，在20°C -60°C的溫度條件下超聲l_10h，然后移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中160-200°C保溫l_24h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯-納米銀復(fù)合材料。
[0010]作為優(yōu)選方案，飲料為果汁類飲料、茶類飲料中的一種或多種，其成分大多含有多酚、氨基酸、維生素、檸檬酸、多糖等還原性物質(zhì)。
[0011]作為優(yōu)選方案，銀氨溶液為硝酸鹽或硫酸銀與氨水形成的絡(luò)合物。
[0012]作為優(yōu)選方案，氧化石墨烯由氧化石墨經(jīng)超聲剝層制得，為單層氧化石墨烯、多層氧化石墨烯或二者的混合物。
[0013]作為優(yōu)選方案，離心是以8000-12000r/min的轉(zhuǎn)速離心5_20min。
[0014]作為優(yōu)選方案，干燥處理是指將干燥箱溫度設(shè)定在40°C，真空的環(huán)境下干燥l-24h。
[0015]本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明利用氧化石墨、銀氨為原料，直接采用市面上可以出售的果汁類飲料、茶類飲料作為還原劑，在不添加任何穩(wěn)定劑/分散劑的條件下，一步法制得納米銀-石墨烯復(fù)合材料，具備工藝簡(jiǎn)單、原料來(lái)源廣泛、反應(yīng)溫和、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的TEM圖片。
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的紫外-可見(jiàn)吸收光譜。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0019]實(shí)施例1:
將1ml的東方樹(shù)葉綠茶原味茶飲料(農(nóng)夫山泉股份有限公司生產(chǎn)，茶多酚含量大于等于360mg/kg)、1ml的0.lg/L的銀氨溶液與1ml的0.lg/L的氧化石墨烯溶液混合，在20°C的溫度條件下超聲10h，然后移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中160°C保溫24h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，9000r/min的轉(zhuǎn)速離心lOmin，40°C真空環(huán)境下干燥20h得到石墨烯-納米銀復(fù)合材料。
[0020]圖1是本實(shí)施例制備得到的石墨烯-納米銀復(fù)合材料的TEM照片。由圖中可以看出銀納米顆粒均勻、有序地負(fù)載在石墨烯片層上，納米銀的平均粒徑為12nm。
[0021]圖2是本實(shí)施例制備得到的石墨烯-納米銀復(fù)合材料的紫外-可見(jiàn)吸收光譜。從圖中可以看出有兩個(gè)明顯的吸收峰，分別位于266nm和420nm左右。其中266nm處為石墨烯的吸收峰，這主要是由石墨烯結(jié)構(gòu)中的π電子激發(fā)所引起的。而420nm處為納米銀的特征吸收峰。
[0022]實(shí)施例2:
將30ml的匯源橙汁(匯源集團(tuán)有限公司生產(chǎn))、10ml的lg/L的銀氨溶液與10ml的0.5g/L的氧化石墨烯溶液混合，在40°C的溫度條件下超聲lh，然后移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中180°C保溫12h，自然冷卻后,用乙醇和去離子水反復(fù)清洗,8000r/min的轉(zhuǎn)速離心10min，40°C真空環(huán)境下干燥24h得到石墨烯-納米銀復(fù)合材料。
[0023]實(shí)施例3:
將50ml的美汁源果粒橙(可口可樂(lè)公司生產(chǎn))、10ml的5g/L的銀氨溶液與10ml的0.08g/L的氧化石墨烯溶液混合，在60°C的溫度條件下超聲2h，然后移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中200°C保溫2h，自然冷卻后,用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，10000r/min的轉(zhuǎn)速離心15min，40°C真空環(huán)境下干燥4h得到石墨烯-納米銀復(fù)合材料。
[0024]實(shí)施例4:
將80ml的農(nóng)夫果園-高濃度果蔬汁飲料(農(nóng)夫山泉股份有限公司生產(chǎn))、10ml的20g/L的銀氨溶液與10ml的0.02g/L的氧化石墨烯溶液混合，在60°C的溫度條件下超聲3h，然后移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中200°C保溫5h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，12000r/min的轉(zhuǎn)速離心5min, 4(TC真空環(huán)境下干燥10h得到石墨烯-納米銀復(fù)合材料。
[0025]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【權(quán)利要求】
1.一種石墨烯-納米銀復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:按照一定的體積比，將市面上可以出售的飲料、一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的銀氨溶液與一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氧化石墨烯溶液混合，在200C -60°C的溫度條件下超聲Ι-lOh，然后移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中160-200°C保溫l_24h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復(fù)清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯-納米銀復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯-納米銀復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的體積比為10:1:1-1:1:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯-納米銀復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，飲料為果汁類飲料、茶類飲料中的一種或多種，其成分大多含有多酚、氨基酸、維生素、檸檬酸、多糖等還原性物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯-納米銀復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的銀氨溶液為硝酸鹽或硫酸銀與氨水形成的絡(luò)合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯-納米銀復(fù)合材料的制備方法法，其特征在于，所述銀氨溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01-100g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯-納米銀復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯由氧化石墨經(jīng)超聲剝層制得，為單層氧化石墨烯、多層氧化石墨烯或二者的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯-納米銀復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01-0.5g/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀的制備方法，其特征在于，所述的離心是以8000-12000r/min 的轉(zhuǎn)速離心 5_20min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米銀的制備方法，其特征在于，所述的干燥處理是指將干燥箱溫度設(shè)定在40°C，真空的環(huán)境下干燥l_24h。
【文檔編號(hào)】B22F9/24GK104308178SQ201410540916
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】錢景, 趙兵 申請(qǐng)人:錢景