[发明专利]一种制备银纳米粒子‑石墨烯‑丝瓜络复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及以植物纤维丝瓜络为基底制备银纳米粒子-石墨烯-丝瓜络复合材料的方法，属于材料化学制备技术领域。

背景技术

银纳米粒子具有比表面积大，活性位点多等优势；石墨烯比表面积大是银纳米粒子的理想载体；将银纳米粒子与石墨烯复合，可以产生协同效应，所获得的纳米复合材料广泛应用于催化领域。然而，银纳米粒子-石墨烯纳米复合材料在催化应用中，因其高度分散在溶液体系中，使得其很难回收重复利用，这就造成了纳米催化剂的严重损耗。为了克服这个问题，可以在银纳米粒子-石墨烯纳米复合材料中引入三维多孔材料，用其作为宏观基底材料。

丝瓜络是由天然植物纤维组成的三维多孔材料，具有比表面积大，强度高，耐酸耐碱等特点，目前主要应用于厨浴清洁，污水处理，微生物反应器等领域。用丝瓜络作为银纳米粒子-石墨烯纳米复合材料的载体的研究目前还十分罕见。将银纳米粒子、石墨烯、丝瓜络相结合，石墨烯使得银纳米粒子高度分散，克服了银纳米粒子团聚问题，丝瓜络的存在使得纳米材料在催化过程结束后，可以迅速从溶液中分离出来，使得催化剂可以快速回收再利用，三者结合制备出的银纳米粒子-石墨烯-丝瓜络复合材料在催化领域具有很大的应用前景。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种制备银纳米粒子-石墨烯-丝瓜络复合材料的方法，有效解决银纳米粒子-石墨烯纳米复合材料在催化应用中回收困难的方法。该方法利用天然多孔结构植物纤维丝瓜络作为银纳米粒子-石墨烯纳米复合材料的载体，使所获得的新型银纳米粒子-石墨烯-丝瓜络复合材料成为一种液相催化体系中完成催化作用后可简捷快速回收的催化剂。

技术方案：为实现上述的目的，本发明的制备银纳米粒子-石墨烯-丝瓜络复合材料的方法是，利用天然植物纤维丝瓜络为银纳米粒子-石墨烯纳米复合材料的基底，将银离子-氧化石墨烯在丝瓜络表面原位还原，从而获得的稳定的银纳米粒子-石墨烯-丝瓜络复合材料。

该制备方法包括：

1).丝瓜络的预处理：将天然管束状的丝瓜瓤切成大小相同的块体材料，然后用氢氧化钠溶液与乙醇的混合溶液中浸泡，对丝瓜络进行碱处理；碱处理后的丝瓜络用去离子清洗至中性后烘干；

2).银离子-氧化石墨烯溶液的配置：配置氧化石墨烯水溶液，并加入硝酸银溶液，形成银离子-氧化石墨烯混合溶液；

3).银纳米粒子-石墨烯-丝瓜络复合材料的制备：将预处理后的丝瓜络浸入步骤2)得到的银离子-氧化石墨烯混合溶液中，浸泡后取出干燥，然后将其浸泡于硼氢化钠水溶液中，并于水浴条件下保温，取出后烘干即可。

其中：

所述的氢氧化钠溶液质量浓度为5％-20％。

所述的乙醇体积浓度为5％-20％。

所述的步骤1)中浸泡的时间为24-48小时。

所述的步骤2)中氧化石墨烯水溶液浓度为0.5-3mg/ml。

所述的步骤2)中硝酸银溶液浓度为0.5-2mol/L。

所述的步骤2)中硼氢化钠水溶液浓度为0.5-1mol/L。

所述的步骤3)中浸泡的时间为10-30分钟。

所述的步骤3)中水浴的温度为40-80℃，保温的时间20-60分钟。

有益效果：以天然植物纤维丝瓜络为基底材料，原料绿色丰富，价格低廉。通过利用丝瓜络为金属纳米粒子-石墨烯纳米复合材料的基底，可以有效改善金属纳米粒子-石墨烯纳米复合材料在液相催化过程中不易快速回收的难题。此外，在制备复合材料的过程中将银离子-氧化石墨烯在丝瓜络表面原位还原，使得获得的银纳米粒子-石墨烯在丝瓜络表面良好结合，不易脱落。此新型复合材料在催化领域具有很大的应用前景。

附图说明

图1，a)为碱处理后丝瓜络SEM图；b)为银纳米粒子-石墨烯-丝瓜络复合材料SEM图。

图2为银纳米粒子-石墨烯-丝瓜络复合材料制备流程图。

具体实施方式

实施例1：

(1).丝瓜络的预处理：将天然管束状的丝瓜瓤切成大小相同的块体材料，然后用氢氧化钠溶液(质量浓度为5％)与乙醇(体积浓度为6％)的混合溶液中浸泡24小时，对丝瓜络进行碱处理。碱处理后的丝瓜络用去离子清洗至中性后烘干。

(2).银离子-氧化石墨烯溶液的配置：氧化石墨烯采用改进Hummers法制备，并配置成浓度为0.5mg/ml的氧化石墨烯水溶液20ml，并加入0.5ml浓度为0.5mol/L的硝酸银溶液,形成银离子-氧化石墨烯混合溶液。