本發(fā)明涉及石墨烯金屬復(fù)合材料生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

目前的智能調(diào)光膜產(chǎn)品中的透明導(dǎo)電電極主要使用氧化銦錫(ITO)材料，具有透光性好、面電阻低、工藝成熟等優(yōu)點。但ITO不耐彎折，在生產(chǎn)、運輸和使用過程中容易發(fā)生斷裂而報廢，而且銦礦儲量稀少而分散，開采和回收困難，隨著資源的不斷消耗，ITO的成本將不斷攀升。由于以上原因，人們在不斷尋找ITO的替代品。與傳統(tǒng)的ITO透明導(dǎo)電材料相比，石墨烯具有柔性的優(yōu)勢，易于應(yīng)用在聚酯(PET)等柔性基底上，擴大了產(chǎn)品應(yīng)用范圍；柔性化材料適合與卷對卷工藝整合，能夠全程連續(xù)化生產(chǎn)，降低工藝成本，而且石墨烯材料本身的物料成本也更低，具有極大的成本優(yōu)勢。金屬鉑在強酸性環(huán)境中有良好的耐腐蝕性能和化學(xué)穩(wěn)定性，將鉑和石墨烯復(fù)合在一起，具有高比表面積，優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，獨特的電學(xué)和力學(xué)性能。但是通常將鉑和石墨烯復(fù)合的過程中會加入對環(huán)境有害的易揮發(fā)的有機溶劑，制約了材料的制備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：

一種鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備方法，具體步驟為：

(1)氧化石墨的制備：

低溫反應(yīng)：攪拌條件下，在冰水浴冷卻的濃硫酸中，緩慢地加入石墨粉和無水硝酸鈉，待反應(yīng)物完全混合均勻后，再緩慢地加入高錳酸鉀，濃硫酸、石墨粉、無水硝酸鈉和高錳酸鉀的質(zhì)量份數(shù)比分別為16：1：115：45，控制加料的時間大于1h，加料完成后反應(yīng)1.5h；

中溫反應(yīng)：低溫反應(yīng)完畢后，移除冰水浴，控制溫度為30℃攪拌反應(yīng)6天，得到棕褐色產(chǎn)物；

高溫反應(yīng)：緩慢加入5％的硫酸稀釋溶液，混合液的溫度迅速升高，待稀硫酸完全加入后，升溫至90℃反應(yīng)2.5h；之后自然冷卻，待溫度降到60℃，加入30％的雙氧水中和未反應(yīng)的高錳酸鉀，反應(yīng)2h；

后處理：反應(yīng)后得到的混合液減壓過濾，最后，用去離子水反復(fù)清洗，減壓抽濾，直到PH值為中性；將得到的濾膜50℃鼓風(fēng)干燥1天，然后60℃真空干燥2天，產(chǎn)物密封保存；

(2)石墨烯片層的制備：

將氧化石墨置于密封的石英管中，在氮氣氛圍下，迅速升溫到1100℃，高溫處理一段時間，高溫處理后產(chǎn)物由棕褐色的氧化石墨烯片層變成黑色的石墨烯，體積發(fā)生明顯膨脹，得到石墨烯片層；

(3)鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備：

將石墨烯片層和二甲基(1,5-環(huán)辛二烯)鉑混合一起研磨，石墨烯片層和的二甲基(1,5-環(huán)辛二烯)鉑的質(zhì)量份數(shù)比為1：1.5-1.9；將混合好的樣品加入高壓不銹鋼反應(yīng)器中，反應(yīng)器密封，充入二氧化碳，排除釜內(nèi)空氣，開磁力攪拌，加熱到80℃，加壓至25MPa反應(yīng)5.5h后，前驅(qū)體與石墨烯片層充分混合，取出樣品稱重；然后再次把樣品加入高壓不銹鋼反應(yīng)器，用N₂沖去釜內(nèi)空氣，緩慢通入N₂，加熱至200℃，反應(yīng)5h，冷卻至室溫后，將氣體緩慢排除，收集樣品；用大量乙醇清洗、過濾，去除雜質(zhì)，產(chǎn)物在真空干燥箱中60℃真空干燥7h，得到鉑/石墨烯片層復(fù)合材料。

所述鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備過程中充入的二氧化碳是體積分數(shù)為99.9％的高純二氧化碳經(jīng)溫度和壓強調(diào)節(jié)之后產(chǎn)生的超臨界二氧化碳。

制備出的鉑/石墨烯片層復(fù)合材料為鉑顆粒均勻稠密的沉積在石墨烯片層表面。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明是一種有效、方便和環(huán)境友好的超臨界方法，超臨界二氧化碳具有粘度低、分散性好、表面張力為零和密度可控等優(yōu)點，且它無毒、廉價、不易燃、來源廣泛，可替代那些有害的易揮發(fā)的有機溶劑。這種方法制備出的鉑/石墨烯片層復(fù)合材料對于甲醇點氧化展示出更高的電催化活性和穩(wěn)定性。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明：

實施例1：

一種鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備方法，具體步驟為：

(1)氧化石墨的制備：

低溫反應(yīng)：攪拌條件下，在16kg冰水浴冷卻的濃硫酸中，緩慢地加入1kg石墨粉和115kg無水硝酸鈉，待反應(yīng)物完全混合均勻后，再緩慢地加入45kg高錳酸鉀，控制加料的時間為1.5h，加料完成后反應(yīng)1.5h；

中溫反應(yīng)：低溫反應(yīng)完畢后，移除冰水浴，控制溫度為30℃攪拌反應(yīng)6天，得到棕褐色產(chǎn)物；

高溫反應(yīng)：緩慢加入5％的硫酸稀釋溶液，混合液的溫度迅速升高，待稀硫酸完全加入后，升溫至90℃反應(yīng)2.5h；之后自然冷卻，待溫度降到60℃，加入30％的雙氧水中和未反應(yīng)的高錳酸鉀，反應(yīng)2h；

后處理：反應(yīng)后得到的混合液減壓過濾，最后，用去離子水反復(fù)清洗，減壓抽濾，直到PH值為中性；將得到的濾膜50℃鼓風(fēng)干燥1天，然后60℃真空干燥2天，產(chǎn)物密封保存；

(2)石墨烯片層的制備：

將氧化石墨置于密封的石英管中，在氮氣氛圍下，迅速升溫到1100℃，高溫處理一段時間，高溫處理后產(chǎn)物由棕褐色的氧化石墨烯片層變成黑色的石墨烯，體積發(fā)生明顯膨脹，得到石墨烯片層；

(3)鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備：

將1kg石墨烯片層和1.5kg二甲基(1,5-環(huán)辛二烯)鉑混合一起研磨；將混合好的樣品加入高壓不銹鋼反應(yīng)器中，反應(yīng)器密封，充入二氧化碳，排除釜內(nèi)空氣，開磁力攪拌，加熱到80℃，加壓至25MPa反應(yīng)5.5h后，前驅(qū)體與石墨烯片層充分混合，取出樣品稱重；然后再次把樣品加入高壓不銹鋼反應(yīng)器，用N₂沖去釜內(nèi)空氣，緩慢通入N₂，加熱至200℃，反應(yīng)5h，冷卻至室溫后，將氣體緩慢排除，收集樣品；用大量乙醇清洗、過濾，去除雜質(zhì)，產(chǎn)物在真空干燥箱中60℃真空干燥7h，得到鉑/石墨烯片層復(fù)合材料。

所述鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備過程中充入的二氧化碳是體積分數(shù)為99.9％的高純二氧化碳經(jīng)溫度和壓強調(diào)節(jié)之后產(chǎn)生的超臨界二氧化碳。

制備出的鉑/石墨烯片層復(fù)合材料為鉑顆粒均勻稠密的沉積在石墨烯片層表面。

實施例2：

一種鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備方法，具體步驟為：

(1)氧化石墨的制備：

低溫反應(yīng)：攪拌條件下，在16kg冰水浴冷卻的濃硫酸中，緩慢地加1kg入石墨粉和115kg無水硝酸鈉，待反應(yīng)物完全混合均勻后，再緩慢地加入45kg高錳酸鉀，控制加料的時間為2h，加料完成后反應(yīng)1.5h；

中溫反應(yīng)：低溫反應(yīng)完畢后，移除冰水浴，控制溫度為30℃攪拌反應(yīng)6天，得到棕褐色產(chǎn)物；

高溫反應(yīng)：緩慢加入5％的硫酸稀釋溶液，混合液的溫度迅速升高，待稀硫酸完全加入后，升溫至90℃反應(yīng)2.5h；之后自然冷卻，待溫度降到60℃，加入30％的雙氧水中和未反應(yīng)的高錳酸鉀，反應(yīng)2h；

后處理：反應(yīng)后得到的混合液減壓過濾，最后，用去離子水反復(fù)清洗，減壓抽濾，直到PH值為中性；將得到的濾膜50℃鼓風(fēng)干燥1天，然后60℃真空干燥2天，產(chǎn)物密封保存；

(2)石墨烯片層的制備：

將氧化石墨置于密封的石英管中，在氮氣氛圍下，迅速升溫到1100℃，高溫處理一段時間，高溫處理后產(chǎn)物由棕褐色的氧化石墨烯片層變成黑色的石墨烯，體積發(fā)生明顯膨脹，得到石墨烯片層；

(3)鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備：

將1kg石墨烯片層和1.9kg二甲基(1,5-環(huán)辛二烯)鉑混合一起研磨；將混合好的樣品加入高壓不銹鋼反應(yīng)器中，反應(yīng)器密封，充入二氧化碳，排除釜內(nèi)空氣，開磁力攪拌，加熱到80℃，加壓至25MPa反應(yīng)5.5h后，前驅(qū)體與石墨烯片層充分混合，取出樣品稱重；然后再次把樣品加入高壓不銹鋼反應(yīng)器，用N₂沖去釜內(nèi)空氣，緩慢通入N₂，加熱至200℃，反應(yīng)5h，冷卻至室溫后，將氣體緩慢排除，收集樣品；用大量乙醇清洗、過濾，去除雜質(zhì)，產(chǎn)物在真空干燥箱中60℃真空干燥7h，得到鉑/石墨烯片層復(fù)合材料。

所述鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備過程中充入的二氧化碳是體積分數(shù)為99.9％的高純二氧化碳經(jīng)溫度和壓強調(diào)節(jié)之后產(chǎn)生的超臨界二氧化碳。

制備出的鉑/石墨烯片層復(fù)合材料為鉑顆粒均勻稠密的沉積在石墨烯片層表面。

實施例3：

一種鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備方法，具體步驟為：

(1)氧化石墨的制備：

低溫反應(yīng)：攪拌條件下，在16kg冰水浴冷卻的濃硫酸中，緩慢地加入1kg石墨粉和115kg無水硝酸鈉，待反應(yīng)物完全混合均勻后，再緩慢地加入45kg高錳酸鉀，控制加料的時間為1.5h，加料完成后反應(yīng)1.5h；

中溫反應(yīng)：低溫反應(yīng)完畢后，移除冰水浴，控制溫度為30℃攪拌反應(yīng)6天，得到棕褐色產(chǎn)物；

高溫反應(yīng)：緩慢加入5％的硫酸稀釋溶液，混合液的溫度迅速升高，待稀硫酸完全加入后，升溫至90℃反應(yīng)2.5h；之后自然冷卻，待溫度降到60℃，加入30％的雙氧水中和未反應(yīng)的高錳酸鉀，反應(yīng)2h；

后處理：反應(yīng)后得到的混合液減壓過濾，最后，用去離子水反復(fù)清洗，減壓抽濾，直到PH值為中性；將得到的濾膜50℃鼓風(fēng)干燥1天，然后60℃真空干燥2天，產(chǎn)物密封保存；

(2)石墨烯片層的制備：

將氧化石墨置于密封的石英管中，在氮氣氛圍下，迅速升溫到1100℃，高溫處理一段時間，高溫處理后產(chǎn)物由棕褐色的氧化石墨烯片層變成黑色的石墨烯，體積發(fā)生明顯膨脹，得到石墨烯片層；

(3)鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備：

將1kg石墨烯片層和1.7kg二甲基(1,5-環(huán)辛二烯)鉑混合一起研磨；將混合好的樣品加入高壓不銹鋼反應(yīng)器中，反應(yīng)器密封，充入二氧化碳，排除釜內(nèi)空氣，開磁力攪拌，加熱到80℃，加壓至25MPa反應(yīng)5.5h后，前驅(qū)體與石墨烯片層充分混合，取出樣品稱重；然后再次把樣品加入高壓不銹鋼反應(yīng)器，用N₂沖去釜內(nèi)空氣，緩慢通入N₂，加熱至200℃，反應(yīng)5h，冷卻至室溫后，將氣體緩慢排除，收集樣品；用大量乙醇清洗、過濾，去除雜質(zhì)，產(chǎn)物在真空干燥箱中60℃真空干燥7h，得到鉑/石墨烯片層復(fù)合材料。

所述鉑/石墨烯片層復(fù)合材料的制備過程中充入的二氧化碳是體積分數(shù)為99.9％的高純二氧化碳經(jīng)溫度和壓強調(diào)節(jié)之后產(chǎn)生的超臨界二氧化碳。

制備出的鉑/石墨烯片層復(fù)合材料為鉑顆粒均勻稠密的沉積在石墨烯片層表面。

上面對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。