[发明专利]铁/锰氧化物掺杂石墨烯复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种铁／锰氧化物掺杂石墨烯复合材料的制备方法，首先通过溶剂热法合成不同尺寸Fe₃O₄纳米微球修饰的磁性石墨烯复合材料和铁酸锰修饰石墨烯复合材料，然后以磁性石墨烯复合材料为基底，硫酸锰为还原剂，高锰酸钾为氧化剂，通过氧化还原反应，合成二氧化锰／四氧化三铁修饰石墨烯的复合材料，包括如下步骤：

1)磁性石墨烯复合材料的制备

采用溶剂热法合成磁性石墨烯复材料：将FeCl₃·6H₂O溶于乙二醇中，得到黄色透明溶液，加入氧化石墨烯超声分散混合均匀，将无水醋酸钠加入到上述溶液中，磁力搅拌30min，将溶液转入不锈钢反应釜中，放入烘箱中在220℃下晶化8-72h，产物用30ml乙醇洗3次，真空干燥，得到磁性石墨烯复材料；

2)不同尺寸Fe₃O₄纳米微球修饰的磁性石墨烯复合材料的制备

采用溶剂热法合成不同尺寸Fe₃O₄纳米微球修饰的磁性石墨烯复合材料：将FeCl₃·6H₂O溶于不同体积比乙二醇／聚乙二醇的混合溶液中，超声搅拌均匀得黄色透明溶液后，加入氧化石墨烯，超声分散混合均匀，后加入无水醋酸钠，超声搅拌30min，将溶液转入不锈钢反应釜中，放入烘箱中在220℃下晶化8-72h，冷却后将所得黑色絮状物质用30ml乙醇反复磁分离洗涤3次，真空干燥，得到不同尺寸Fe₃O₄纳米微球修饰的磁性石墨烯复合材料；

3)铁酸锰修饰石墨烯复合材料的制备

铁酸锰修饰石墨烯复合材料的制备：将FeCl₃·6H₂O溶于乙二醇中，超声搅拌均匀得黄色透明溶液后，加入氧化石墨烯和MnSO₄·H₂O，超声分散均匀，然后加入无水醋酸钠，超声搅拌30min，将溶液转入不锈钢反应釜中，放入烘箱中在220℃下晶化8-72h，冷却后所得黑色絮状物质用30ml二次水和乙醇反复磁分离各洗3次，真空干燥，得到铁酸锰修饰石墨烯复合材料；

4)二氧化锰／四氧化三铁修饰石墨烯复合材料的制备

二氧化锰／四氧化三铁修饰石墨烯复合材料的制备：将磁性石墨烯复合材料，超声分散在二次水中，将MnSO₄·H₂O加入上述溶液，超声分散，在80℃下机械搅拌，将KMnO₄和KOH溶于二次水中，加入上述溶液中，反应1-4小时。用乙醇洗至中性，真空干燥，得到二氧化锰／四氧化三铁修饰石墨烯复合材料。

2.根据权利要求1所述铁／锰氧化物掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述FeCl₃·6H₂O、乙二醇、氧化石墨烯、无水乙酸钠、去离子水和乙醇的用量比为1mmol：20-50mL：50-200mg：2-8mmol：30mL：30mL。

3.根据权利要求1所述铁／锰氧化物掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述乙二醇／聚7二醇混合溶液体积比分别为1：1，1：9，9：1，1：4，4：1，3：7，7：3，3：2，2：3，1：19。

4.根据权利要求1所述铁／锰氧化物掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述磁性石墨烯、MnSO₄·H₂O、KMnO₄、KOH和二次水的用量比为50-200mg：1-3mmol：2-5mmol∶1-3mmol：20-50mL。

5.一种权利要求1所制备的铁／锰氧化物掺杂石墨烯复合材料的应用，其特征在于：应用于电化学检测中电极的修饰材料，具体方法是：将磁性石墨烯复材料、不同尺寸Fe₃O₄纳米微球修饰的磁性石墨烯复合材料、铁酸锰修饰石墨烯复合材料和二氧化锰／四氧化三铁修饰石墨烯复合材料分别溶于去离子水制成浓度为1mg／mL的水溶液，将各水溶液分别超声30分钟得到均一的悬浊液；用微量进样器分别取20μL上述悬浊液滴加到抛光好的玻碳电极表面，在室温下晾干待用；采用循环伏安法检测铁／锰氧化物掺杂石墨烯复合材料的电化学性能，根据循环伏安法图中氧化波和还原波的峰高以及曲线上下对称性判断该铁／锰氧化物掺杂石墨烯复合材料中电活性物质在电极表面的电化学反应活性。