基于氧化石墨烯自催化的纳米复合材料的制备

　　　　　　　　　　　　　　基于氧化石墨烯自催化的纳米复合材料的制备

　　石墨烯是迄今为止，世界上最薄的材料-单原子厚度的材料。不仅具有优异的电学性能，质量轻，导热性好，比表面积大，杨氏模量和断裂强度也可与碳纳米管相媲美，而且还具有一些独特的性能，如量子霍尔效应、量子隧穿效应等。由于以上独特的纳米结构和优异的性能，石墨烯可应用于许多的先进材料与器件中，如薄膜材料、储能材料、液晶材料、机械谐振器等；石墨烯是单层石墨，原料易得，所以价格便宜，不像碳纳米管那样价格昂贵，因此石墨烯有望代替碳纳米管成为聚合物基碳纳米复合材料的优质填料。目前制备基于石墨烯的纳米复合材料并不多，主要是因为石墨烯既不亲水也不亲油，反应活性不高。使得对它进行改性比较困难，从而导致与其它材料复合也比较困难。现在制备石墨烯纳米复合材料主要是先让氧化石墨烯与其它材料复合，再将其中的氧化石墨烯还原得到石墨烯纳米复合材料；或者用改性过的石墨烯与其它材料复合。石墨烯复合材料由于独特的纳米结构和优异的性能，有望成为一类新的电子材料、薄膜材料、储能材料、液晶材料、催化材料等先进的特种功能材料。石墨烯纳米复合材料是石墨烯应用的重要领域，尽管石墨烯的纳米复合材料研究进展缓慢。随着研究的不断深入，石墨烯的纳米复合材料将会越来越多，其应用领域和应用前景将非常广阔。

本文的目的在于提供一种基于氧化石墨烯自催化的纳米复合材料的制备方法，制得的石墨烯纳米复合材料均匀分散于水溶液中，具有独特的纳米结构和优异的物理性能，可应用于电子器件、催化、储能及生物检测等方面。具体技术方能如下：

首先向氧化石墨烯溶液里缓慢的加入金属盐溶液，利用氧化石墨烯上的羧基和羟基等基团作为纳米粒子晶体的成核位点；再通过自催化的方法在氧化石墨烯片上的成核位点上进行晶体生长，从而形成附着有一层金属纳米粒子的石墨烯片，超滤或透析，制备得到石墨烯纳米复合材料。所述向氧化石墨烯溶液里缓慢的加入金属盐溶液是在磁力搅拌作用下进行的，滴完盐溶液停止搅拌，室温静置，室温静置时间为72小时，纳米复合材料的催化载体为氧化石墨烯，反应过程的加样顺序，将金属盐溶液逐滴加入到氧化石墨烯中去，金属盐溶液和氧化石墨烯溶液体积比为0.1: 1-1: I，氧化石墨烯溶液的浓度大于或者等于0.5mg/mL，氧化石墨烯溶液PH值呈弱酸性且纯度高时，溶液分散良好，金属盐为硝酸银，氯金酸等，金属盐溶液的浓度为0.1M-0.01M，合成过程中不添加还原剂和表面活性剂，合成步骤均在室温中进行。

与现有技术相比，本方案的有益效果:本发明利用氧化石墨烯上的羧基和羟基等基团为纳米粒子晶体的成核位点，通过自催化的方法在氧化石墨烯片上附着一层金属纳米粒子，制备得到石墨烯纳米复合材料。该方法具有工艺简单易控，环境友好，成本低廉和便于推广等特点，为其工业化生产石墨烯复合材料供了一条可行的路径。制备的氧化石墨烯纳米复合材料比表面积高，导电性好，在电子器件、储能、载药及生物检测等方面有重要的应用价值 。