一種石墨烯表面直接負(fù)載納米氧化物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及石墨締的表面改性，尤其設(shè)及一種具有良好結(jié)合力的、厚度可調(diào)控的 石墨締表面直接負(fù)載納米氧化物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 石墨締是一種新型的二維碳納米材料，它因具有超大的理論比表面積(2630 m2g -1)、體征遷移率(200000 cm2y-is-i)、楊氏模量（~1.0 T化）、熱導(dǎo)率巧000 WnfiK-i)、透光率 (~97.7 %)和電導(dǎo)率（~l〇8s.m-i)( Advanced Materials,2010,22:3906-3924)，而被廣 泛應(yīng)用于太陽能電池、透明導(dǎo)電材料、光催化、生物載藥等眾多領(lǐng)域。然而由于石墨締易團(tuán) 聚、在水中分散性差、化學(xué)惰性高，表面光滑缺少活性位等缺點，極大地限制了石墨締的應(yīng) 用。采用石墨締的表面修飾可W有效地解決上述問題（Process in Material Science, 2012,57:1601-1105)，然而上面提到的化學(xué)惰性高的缺點，導(dǎo)致很難實現(xiàn)直接在石墨締表 面的負(fù)載及功能化。目前，對石墨締表面的修飾改性主要W氧化石墨締為原料，通過其上的 官能團(tuán)和不同的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行溶液反應(yīng)實現(xiàn)負(fù)載，最后通過還原得到負(fù)載的石墨締。
[0003] 負(fù)載納米氧化物是氧化石墨締表面改性的重要研究方向，并在相關(guān)領(lǐng)域取得廣泛 應(yīng)用。W負(fù)載納米二氧化娃為例，如復(fù)旦大學(xué)的黃榮琴實驗組用氧化石墨締-介孔Si化材料 用于生物載藥（Journal of the American Qiemical Society,2013,135:4799-4804)，復(fù) 旦大學(xué)的趙東元院±用油-水雙相界面法在氧化石墨締制成Ξ明治介孔Si化結(jié)構(gòu)材料 (Chemis化y of Materials,2015,27:5577-5586)，大連理工大學(xué)劉貴昌教授在氧化石墨締 上修飾了納米Si化后滲雜到有機涂層中用于金屬的腐蝕防護(hù)，等等。但在上述方法中，所用 原料均為氧化石墨締，還需通過化學(xué)手段對其還原得到石墨締，所用化學(xué)試劑多，實驗過程 復(fù)雜，條件苛刻，可控性差，成本較高，應(yīng)用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)希望渺茫。目前，尚未查到 直接W石墨締為原料負(fù)載納米氧化物的文獻(xiàn)報道和相關(guān)專利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種石墨締表面直接負(fù)載納米氧化物 的方法，即直接在石墨締表面負(fù)載、具有良好結(jié)合力的、負(fù)載量可控的納米氧化物薄膜的制 備方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)的： 一種石墨締表面直接負(fù)載納米氧化物的方法，包括如下步驟： 1) 前驅(qū)體溶液配制：加入50~100血無水乙醇、50~100 mL去離子水、1~10 mL納米 氧化物前驅(qū)體，抑調(diào)整至2.0~5.0，室溫下攬拌6~24h，待用； 2) 在Ξ電極電解槽中加入配好的前驅(qū)體溶液，再加入石墨締1~100 mg，超聲攬拌混 勻，超聲功率100~200 W，時間1~10 min,Ag/AgCl作為參比電極，銷片為工作電極； 3) 電沉積的電位控制在-0.5~-5.0 V，沉積時間為5 min~60 min,沉積溫度30~60 。。 4)沉積后依次用去離子水、乙醇沖洗離屯、分離后的沉積產(chǎn)物，沖洗次數(shù)1~5次，最后再 經(jīng)過離屯、分離得到電沉積納米氧化物薄膜覆蓋的石墨締粉末，離屯、分離轉(zhuǎn)速1000~10000 巧m，離屯、時間為1~10 min,最后在40~100 °C烘箱中烘干。
[0006] 所述的納米氧化物膜為 Si〇2、Ti〇2、Zr〇2、Pb〇2、Sn〇2、C〇2〇3、CuO、ZnO 膜。
[0007] 所述的前驅(qū)體為娃酸烷基醋、鐵酸烷基醋、錯酸烷基醋、乙酸鉛、錫酸烷基醋、Co (acac)2 、Cu (acac)2 或Zn (acac)2。
[000引所述的抑調(diào)節(jié)采用鹽酸、硝酸或醋酸。
[0009] 所述的電沉積為陰極電沉積，沉積電位為-0.6~-1.5 V。
[0010] 所述的沉積時間為10~40 min。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有的W氧化石墨締作為原料、通過溶膠-凝膠溶液浸 涂法制得的納米氧化物薄膜的方法相比，本發(fā)明采用電沉積法直接在石墨締上沉積上一層 厚度更大、結(jié)合力更好、粗糖多孔的納米氧化物薄膜，同時省去了氧化石墨締的制備、還原 等步驟。該方法更為簡單，可控性更強，化學(xué)試劑使用量更少，成本更低，有望取得工業(yè)化應(yīng) 用。
【附圖說明】
[001^ 圖1為石墨締負(fù)載納米Si02前(A部分）、負(fù)載納米Si02后(B、C部分)的沈Μ照片，其中 圖（Β部分)為石墨締表面電沉積負(fù)載Si化，圖（C部分)為通過簡單在Si化前驅(qū)體溶液中加堿 使Si化沉積在石墨締表面； 圖2為石墨締及電沉積負(fù)載納米Si化的石墨締的紅外光譜圖。
【具體實施方式】
[0013] 本發(fā)明公開了一種石墨締表面直接負(fù)載納米氧化物的制備方法。它是通過粉末電 沉積法直接在石墨締表面沉積亞微米級厚度的納米氧化物薄膜，是將石墨締直接加入氧化 物的前驅(qū)體溶液中，在均勻攬拌條件下于Ξ電極體系中進(jìn)行沉積，W銷片作為工作電極，石 墨片作為輔助電極，在銷片上施加陰極電位，石墨締粉末與銷電極發(fā)生碰撞接觸，使石墨締 表面發(fā)生氧化物的電沉積。采用該方法制備的納米氧化物薄膜與石墨締具有良好的結(jié)合 力，厚度可達(dá)微米級，解決了采用傳統(tǒng)技術(shù)在石墨締表面難W直接修飾納米氧化物的不足。 多孔、粗糖、親水的納米氧化物修飾的石墨締有望在工業(yè)分析分離、先進(jìn)電極材料、金屬的 腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域取得新的應(yīng)用。
[0014] 本發(fā)明提出采用電沉積技術(shù)直接在石墨締粉末上實現(xiàn)負(fù)載納米氧化物。與常規(guī)的 負(fù)載方法相比，電沉積技術(shù)負(fù)載的納米氧化物薄膜有很多優(yōu)勢，W二氧化娃為例，電沉積的 納米二氧化娃層具有與基體結(jié)合力高、負(fù)載量大、易調(diào)控、膜層更加粗糖多孔等優(yōu)點，相繼 應(yīng)用于金屬表面涂裝體系的預(yù)處理層(胡吉明等，一種金屬表面涂裝方法及其應(yīng)用，中國專 利:CN102321900A)、金屬表面緩蝕劑的負(fù)載(胡吉明等，一種金屬表面緩蝕劑的負(fù)載方法及 用途，中國專利:CN102268709A)、鐵陽極的中間層（胡吉明等，一種鐵陽極的制備方法，中國 專利:CN102677092A)及超疏水表面的粗糖基體(胡吉明等，一種超疏水表面的制備方法，中 國專利:CN102632031A)等。本發(fā)明采用新型的粉末電解的方法，實現(xiàn)了石墨締表面納米氧 化物的直接沉積負(fù)載。該發(fā)明設(shè)及的方法簡單可靠、可控性強、化學(xué)試劑使用量少、成本低， 有望取得大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。