一種石墨烯-納米銀復合材料的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種石墨烯-納米銀復合材料的制備方法，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襯的水熱反應釜中160-200℃保溫1-24h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯-納米銀復合材料。本發明利用氧化石墨、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，在不添加任何穩定劑/分散劑的條件下，一步法制得納米銀-石墨烯復合材料，具備工藝簡單、原料來源廣泛、反應溫和、綠色環保等優點。
【專利說明】一種石墨烯-納米銀復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于納米材料【技術領域】，特別涉及一種石墨烯-納米銀復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈.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年的諾貝爾物理學獎(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，其結構單元為碳六元環，它是一種只有單層碳原子厚度的二維材料。石墨烯是構成碳基材料的基本機構單元。它可以包裹形成零維Fullerenes,卷成一維carbon nanotube,層層堆積成三維graphite。從石墨烯發現的那一天起,石墨烯就已經成為研究的熱點和焦點，在超級電容器、透明電極、海水淡化、發光二極管、傳感器、儲氫、太陽能電池、催化劑載體、復合材料、生物支架材料、生物成像、藥物輸送、紡織、印染等領域有廣泛的應用。
[0003]納米銀具有優良的傳熱性、導電性、表面活性和催化性能，在光學、催化、微電子、生物傳感、抗菌等領域具有巨大的應用價值。
[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、突出的導熱性能和力學性能、非凡的電子傳遞性能等一系列優異性質，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，防止石墨烯發生團聚的作用。近年來有不少文獻或專利報道了納米銀-石墨烯復合材料的制備和應用，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-銀納米粒子復合材料(Nano Res.,2010, 3(5): 339-349)。
[0005]果汁飲料是一種在市場上廣受歡迎的飲料，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，主要生產廠家有匯源、農夫果園、哇哈哈、可口可樂、味全等。一般來說，其果汁含量應不低于10%，果汁飲料中保留有水果中相當一部分營養成分，例如維生素、礦物質、糖分、氨基酸和膳食纖維中的果膠等，口感也優于普通白開水。
[0006]茶飲料是指用水浸泡茶葉，經抽提、過濾、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)物抽提液等調制加工而成的制品，具有茶葉的獨特風味，含有天然茶多?K咖啡堿、蛋白質、脂肪、維生素、多糖等多種有效成分，兼有營養、保健功效，是清涼解渴的多功能飲料。
[0007]近年來，采用綠色、環保、高效和廉價的方法制備納米銀、石墨烯及納米銀-石墨烯復合材料逐漸成為研究的熱點。何光裕等以聚乙二醇為還原劑通過水熱反應，還原氧化石墨烯同時在石墨烯表面原位生長銀納米粒子，制備納米銀@石墨烯復合材料，同時研究了復合材料的抑菌性能，結果表明納米銀@石墨烯復合材料是一種效果顯著的新型抑菌材料(精細化工，2012，09:840-843)。中國發明專利CN201210054952.2采用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)作為還原劑，純度高達99%的石墨烯粉末作為載體，在溫和的反應條件下，銀在石墨烯層上形核、長大，得到石墨烯/銀納米粒子復合材料。但是還未見將市面上可以出售的飲料直接用于一步法制備納米銀-石墨烯復合材料。
【發明內容】
[0008]本發明針對現有技術存在的不足，提供一種石墨烯-納米銀復合材料的制備方法。
[0009]本發明采用了以下技術方案:
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襯的水熱反應釜中160-200°C保溫l_24h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯-納米銀復合材料。
[0010]作為優選方案，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。
[0011]作為優選方案，銀氨溶液為硝酸鹽或硫酸銀與氨水形成的絡合物。
[0012]作為優選方案，氧化石墨烯由氧化石墨經超聲剝層制得，為單層氧化石墨烯、多層氧化石墨烯或二者的混合物。
[0013]作為優選方案，離心是以8000-12000r/min的轉速離心5_20min。
[0014]作為優選方案，干燥處理是指將干燥箱溫度設定在40°C，真空的環境下干燥l-24h。
[0015]本發明具有如下有益效果:
本發明利用氧化石墨、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，在不添加任何穩定劑/分散劑的條件下，一步法制得納米銀-石墨烯復合材料，具備工藝簡單、原料來源廣泛、反應溫和、綠色環保等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明實施例1的TEM圖片。
[0017]圖2是本發明實施例1的紫外-可見吸收光譜。
【具體實施方式】
[0018]下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發明。
[0019]實施例1:
將1ml的東方樹葉綠茶原味茶飲料(農夫山泉股份有限公司生產，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襯的水熱反應釜中160°C保溫24h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復清洗，9000r/min的轉速離心lOmin，40°C真空環境下干燥20h得到石墨烯-納米銀復合材料。
[0020]圖1是本實施例制備得到的石墨烯-納米銀復合材料的TEM照片。由圖中可以看出銀納米顆粒均勻、有序地負載在石墨烯片層上，納米銀的平均粒徑為12nm。
[0021]圖2是本實施例制備得到的石墨烯-納米銀復合材料的紫外-可見吸收光譜。從圖中可以看出有兩個明顯的吸收峰，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構中的π電子激發所引起的。而420nm處為納米銀的特征吸收峰。
[0022]實施例2:
將30ml的匯源橙汁(匯源集團有限公司生產)、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襯的水熱反應釜中180°C保溫12h，自然冷卻后,用乙醇和去離子水反復清洗,8000r/min的轉速離心10min，40°C真空環境下干燥24h得到石墨烯-納米銀復合材料。
[0023]實施例3:
將50ml的美汁源果粒橙(可口可樂公司生產)、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襯的水熱反應釜中200°C保溫2h，自然冷卻后,用乙醇和去離子水反復清洗，10000r/min的轉速離心15min，40°C真空環境下干燥4h得到石墨烯-納米銀復合材料。
[0024]實施例4:
將80ml的農夫果園-高濃度果蔬汁飲料(農夫山泉股份有限公司生產)、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襯的水熱反應釜中200°C保溫5h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復清洗，12000r/min的轉速離心5min, 4(TC真空環境下干燥10h得到石墨烯-納米銀復合材料。
[0025]顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。
【權利要求】
1.一種石墨烯-納米銀復合材料的制備方法，其特征在于:按照一定的體積比，將市面上可以出售的飲料、一定質量分數的銀氨溶液與一定質量分數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襯的水熱反應釜中160-200°C保溫l_24h，自然冷卻后，用乙醇和去離子水反復清洗，離心，干燥處理后得到石墨烯-納米銀復合材料。
2.根據權利要求1所述的一種石墨烯-納米銀復合材料的制備方法，其特征在于，所述的體積比為10:1:1-1:1:1。
3.根據權利要求1所述的一種石墨烯-納米銀復合材料的制備方法，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。
4.根據權利要求1所述的一種石墨烯-納米銀復合材料的制備方法，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合物。
5.根據權利要求1所述的一種石墨烯-納米銀復合材料的制備方法法，其特征在于，所述銀氨溶液的質量分數為0.01-100g/L。
6.根據權利要求1所述的一種石墨烯-納米銀復合材料的制備方法，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.根據權利要求1所述的一種石墨烯-納米銀復合材料的制備方法，其特征在于，氧化石墨烯的質量分數為0.01-0.5g/L。
8.根據權利要求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 的轉速離心 5_20min。
9.根據權利要求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定在40°C，真空的環境下干燥l_24h。
【文檔編號】B22F9/24GK104308178SQ201410540916
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月14日 優先權日:2014年10月14日
【發明者】錢景, 趙兵 申請人:錢景