石墨烯負載納米ZnO/Ag復合材料及其制備方法
【技術領域】
[000?]本發(fā)明涉及一種石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料及其制備方法，屬于復合材料領域。
【背景技術】
[0002]在材料科學領域中，復合材料在性能上取長補短，產生協(xié)同效應，在諸多領域如工業(yè)、生物醫(yī)學領域等顯示出極大的應用前景。研究發(fā)現(xiàn)，銀納米顆粒和氧化鋅納米顆粒都具有良好的抗菌活性，但制備銀納米顆粒價格昂貴，成本較高。納米ZnO微粉具有優(yōu)越的抗菌、消毒、除臭功能以及吸附性能，但ZnO作為半導體材料，導電性能較差，光生電子和空穴復合幾率高，影響抗菌催化效果。石墨烯是單原子層厚度的二維碳原子晶體，其獨特的納米結構和電學性能備受矚目，但石墨烯還具有一定的抗菌性能，有研究表明，氧化石墨烯和還原氧化石墨稀能在一定程度上抑制大腸埃希菌的生長，但抑菌效果尚不夠理想。
[0003]現(xiàn)有技術公開的方法中，有關于銀/石墨烯抗菌復合材料的制備方法(CN102125056A)，該方法中未使用一些影響生物安全性的原料，如氫氧化鉀或硼氫化鈉等，復合材料具有良好的生物安全性以及較好的抗菌性能;也有關于Zn0納米粒子/氧化石墨烯復合材料的制備方法及應用(CN 104069807A)，該方法中采用石墨稀修飾在ZnO納米粒子表面的改性方法提高ZnO的吸附效率，復合材料作為染料吸附劑應用。
[0004]上述公開技術方案中，石墨烯復合技術主要集中在石墨烯復合單一材料，雖抗菌活性較好，或者ZnO的吸附效率提高，但性能單一，應用領域較窄。目前關于石墨烯負載納米ZnO/Ag復合材料的研究工作還很少見，利用石墨稀獨特的納米結構和抗菌性能，以石墨稀為載體，與納米ZnO、Ag復合制備的復合材料，抗菌活性好，在去除室內甲醛、抗霉、降解有機污染物等方面性能優(yōu)越。

【發(fā)明內容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提供一種石墨烯負載納米ZnO/Ag復合材料及其制備方法，按照本發(fā)明方法制備的復合材料結構穩(wěn)定、粒度均勻、抗菌活性好，在去除室內甲醛、抗霉、降解有機污染物等方面性能優(yōu)越。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
一種石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料，其以石墨稀為載體，納米ZnO/Ag復合物生長在石墨稀表面，或石墨稀對納米ZnO/Ag復合物形成包裹結構。
[0007 ]上述石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料的制備方法，按如下步驟進行:
(1)將Zn粉、AgNO3水溶液、氧化石墨烯水溶液按固含量為1.2-6:0.06-3:1的質量比混合，室溫下攪拌，攪拌時長大于30分鐘，攪拌速度大于100轉每分鐘，然后超聲處理30分鐘以上，最后繼續(xù)攪拌30分鐘以上至其混合均勻；
(2)將步驟(I)得到的混合溶液置于反應釜中，在130?200°C的溫度下水熱反應1-6h;
(3)取出步驟(2)反應完成并冷卻后的混合液，經(jīng)過濾、離心工藝進行固液分離，分離后的固體經(jīng)干燥處理后，得到石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料的前驅物；
(4)將步驟(3)得到的前驅物經(jīng)煅燒處理，最終制得石墨烯負載納米ZnO/Ag復合材料。
[0008]采用上述技術方案的本發(fā)明，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)勢:
①復合材料結構穩(wěn)定，粒度均勻，在抗菌、除室內甲醛、抗霉、降解有機污染物等方面性能優(yōu)越；
②制備方法操作簡單，過程容易控制，經(jīng)濟環(huán)保。
[0009]作為優(yōu)選，本發(fā)明更進一步的技術方案是:
步驟(I)中，Zn粉為顆粒狀，目數(shù)大于400目，鋅含量大于90%; AgNO3水溶液濃度為0.0I?lmol/L;氧化石墨烯水溶液質量濃度為0.05%?5%。
[0010]步驟(3)中，干燥處理工藝是加熱干燥或真空冷凍干燥，加熱干燥溫度為40?200°C，干燥時間為1-72 h;真空冷凍干燥溫度為-50°c~30°c，干燥時間為10-60 h，真空度IPa?300Pao
[0011 ]步驟(4)中，煅燒處理工藝是在氬氫混合氣保護條件下，溫度為350°01000°C，恒溫時間為0.5-6 ho
【具體實施方式】
[0012]以下結合實施例對本發(fā)明作進一步闡述，但實施例不對本發(fā)明構成任何限制。
[0013]實施例1:
一種石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料的制備方法，按如下步驟進行:
(I) Zn粉、0.05moI/L的AgNO3水溶液和0.5%的氧化石墨烯水溶液按固含量為1.2:
0.06:1,取Zn粉3.32g、AgN03水溶液20mL、氧化石墨烯水溶液554mL混合，室溫下攪拌35min，攪拌速度150r/min，超聲處理40min，最后繼續(xù)攪拌30分鐘以上至其混合均勾。
[0014](2)將得到的混合溶液置于反應釜中，在130°C的溫度下水熱反應I h。
[0015](3)取出步驟(2)反應完成并冷卻后的混合液，經(jīng)過濾、離心工藝進行固液分離，分離后的固體經(jīng)干燥處理，加熱溫度為60°C，干燥時間為24 h后，得到石墨烯負載納米ZnO/Ag復合材料的前驅物。
[0016](4)將得到的前驅物經(jīng)煅燒處理，煅燒工藝溫度控制在350°C，恒溫時間為3 h，最終制得石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料。
[0017]實施例2:
一種石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料的制備方法，按如下步驟進行:
(I)Zn粉、0.lmol/L的AgNO3水溶液和1%的氧化石墨烯水溶液按固含量為2.95:0.62:I，取Zn粉8.17g、AgNO3水溶液10mL、氧化石墨烯水溶液277mL混合，室溫下攪拌40min，攪拌速度200r/min，超聲處理40min，最后繼續(xù)攪拌30分鐘以上至其混合均勾。
[0018](2)將得到的混合溶液置于反應釜中，在150°C的溫度下水熱反應3 ho
[0019](3)取出步驟(2)反應完成并冷卻后的混合液，經(jīng)過濾、離心工藝進行固液分離，分離后的固體經(jīng)干燥處理，加熱溫度為100°c，干燥時間為16 h后，得到石墨烯負載納米ZnO/Ag復合材料的前驅物。
[0020](4)將得到的前驅物經(jīng)煅燒處理，煅燒工藝溫度控制在550°C，恒溫時間為2 h，最終制得石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料。
[0021]實施例3:
一種石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料的制備方法，按如下步驟進行:
(I) Zn粉、0.5mol/L的AgNO3水溶液和1%的氧化石墨烯水溶液按固含量為4.6:1:1，取Zn粉12.74g、AgN03水溶液163mL、氧化石墨烯水溶液277mL混合，室溫下攪拌50min，攪拌速度200r/min，超聲處理50min，最后繼續(xù)攪拌30分鐘以上至其混合均勾。
[0022](2)將得到的混合溶液置于反應釜中，在180°C的溫度下水熱反應4 h。
[0023](3)取出步驟(2)反應完成并冷卻后的混合液，經(jīng)過濾、離心工藝進行固液分離，分離后的固體經(jīng)真空冷凍干燥處理，溫度為-50°C~30°C，干燥時間為10-60h，真空度IPa?300Pa，得到石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料的前驅物。
[0024](4)將得到的前驅物經(jīng)煅燒處理，煅燒工藝溫度控制在1000°C，恒溫時間為0.5 h，最終制得石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料。
[0025]實施例4:
一種石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料的制備方法，按如下步驟進行:
(I) Zn粉、0.lmol/L的AgNO3水溶液和3%的氧化石墨烯水溶液按固含量為5:2:1，取Zn粉13.85g、AgN03水溶液326mL、氧化石墨稀水溶液92.33mL混合，室溫下攪拌45min，攪拌速度200r/min，超聲處理40min，最后繼續(xù)攪拌30分鐘以上至其混合均勾。
[0026](2)將得到的混合溶液置于反應釜中，在150°C的溫度下水熱反應3 h。
[0027](3)取出步驟(2)反應完成并冷卻后的混合液，經(jīng)過濾、離心工藝進行固液分離，分離后的固體經(jīng)干燥處理，加熱溫度為120°C，干燥時間為28 h后，得到石墨烯負載納米ZnO/Ag復合材料的前驅物。
[0028](4)將得到的前驅物經(jīng)煅燒處理，煅燒工藝溫度控制在600°C，恒溫時間為1.5 h，最終制得石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，并非因此局限本發(fā)明的權利范圍，凡運用本發(fā)明說明書內容所作的等效變化，均包含于本發(fā)明的權利范圍之內。
【主權項】
1.一種石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料，其特征在于:以石墨稀為載體，納米ZnO/Ag復合物生長在石墨稀表面，或石墨稀對納米ZnO/Ag復合物形成包裹結構。2.—種如權利要求1所述的石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料的制備方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)將Zn粉、AgNO3水溶液、氧化石墨烯水溶液按固含量為1.2?6:0.06-3: I的質量比混合，室溫下攪拌，攪拌時長大于30分鐘，攪拌速度大于100轉每分鐘，然后超聲處理30分鐘以上，最后繼續(xù)攪拌30分鐘以上至其混合均勻； (2)將步驟(1)得到的混合溶液置于反應釜中，在130?200°C的溫度下水熱反應1-6h; (3)取出步驟(2)反應完成并冷卻后的混合液，經(jīng)過濾、離心工藝進行固液分離，分離后的固體經(jīng)干燥處理后，得到石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料的前驅物； (4)將步驟(3)得到的前驅物經(jīng)煅燒處理，最終制得石墨烯負載納米ΖηΟ/Ag復合材料。3.根據(jù)權利要求2所述的石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，Zn粉為顆粒狀，目數(shù)大于400目，鋅含量大于90%;AgN03水溶液濃度為0.01?Imol/L ；氧化石墨烯水溶液質量濃度為0.05%?5%。4.根據(jù)權利要求2所述的石墨稀負載納米ΖηΟ/Ag復合材料的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，干燥處理工藝是加熱干燥或真空冷凍干燥，加熱干燥溫度為40?200°C，干燥時間為1-72 h;真空冷凍干燥溫度為-50°030°C，干燥時間為10?60 h，真空度IPa?300Pa。5.根據(jù)權利要求2所述的石墨稀負載納米ZnO/Ag復合材料的制備方法，其特征在于:步驟(4)中，煅燒處理工藝是在氬氫混合氣保護條件下，溫度為350°C~1000°C，恒溫時間為.0.5-6 h.
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石墨烯負載納米ZnO/Ag復合材料及其制備方法，技術方案是：將Zn粉、AgNO3水溶液和氧化石墨烯水溶液按固含量為1.2~6：0.06~3：1的質量比混合，室溫下攪拌、超聲、再攪拌，至其混合均勻；將得到的混合溶液置于反應釜中，在130~200℃的溫度下水熱反應1-6？h；取出混合液并冷卻后，經(jīng)過濾、離心工藝進行固液分離，經(jīng)干燥處理后，得到石墨烯負載納米ZnO/Ag復合材料的前驅物；將得到的前驅物經(jīng)煅燒處理，制得石墨烯負載納米ZnO/Ag復合材料。本發(fā)明操作簡單，過程容易控制，所制備的復合材料結構穩(wěn)定，粒度均勻，抗菌活性好，在去除室內甲醛、抗霉、降解有機污染物等方面性能優(yōu)越。
【IPC分類】B01D53/86, B01J23/66, A01N59/16, B01J20/20, A01P3/00, B01J20/28, A01P1/00, B01D53/72
【公開號】CN105498689
【申請?zhí)枴緾N201510900300
【發(fā)明人】孟英, 王艷陽, 吳洪鵬, 李志強
【申請人】唐山冀東石墨烯科技發(fā)展有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月9日