[发明专利]硫化银量子点-石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硫化银量子点‑石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法，硫化银量子点‑石墨烯气凝胶复合材料包括石墨烯片层交联立体骨架和均匀分散在石墨烯片层表面的硫化银量子点，且该复合材料具有多孔三维立体结构；制备方法包括，制备硫化银量子点原液，并与氧化石墨烯粉末超声混合，随后置于无氧环境下，在100‑300℃水热反应0.5‑10h，最后置于醇类水溶液中，透析并冷冻干燥，即得。本发明所提供的制备硫化银量子点‑石墨烯气凝胶复合材料的方法中，硫化银量子点表面含有丰富的官能团，能起到还原剂和交联剂的双重作用，硫化银量子点则均匀分散在石墨烯片层上；该方法科学简便，易于操作，可控性强，重现性好，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，更具体地，涉及一种硫化银量子点-石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是sp2杂化碳原子形成的二维单层材料，具有前所未有的大比表面积，且结构柔韧，同时具有良好的电荷载流子迁移率和优异的导电导热性能，逐渐引起了人们的广泛关注。2004年，人们首次采用机械剥离的手段获得单层的石墨烯，但该方法产量较低；目前，批量生产石墨烯则采用还原氧化石墨烯的方法。

作为一种石墨烯制备的前驱体，氧化石墨烯通常通过石墨的强氧化/插层作用制备得到，并且该氧化作用在碳基底面上引入了许多含氧化物的基团，例如：环氧基，羟基，羧基和羰基等。因此，亲水性氧化石墨烯可以通过超声波稳定地分散在水中形成水凝胶。基于氧化石墨烯的这些优势，通过将石墨烯与其他功能性纳米材料复合来合成各种杂化材料，来实现由组分本身或协同效应产生的前所未有的优异性质，已经成为了人们探索材料世界的新手段。

石墨烯气凝胶是以二维石墨烯构建形成的具有三维空间网络结构的轻质多孔材料，石墨烯气凝胶兼具石墨烯优异的物理化学性质和气凝胶结构的特点，是气体吸附领域的研究热点。目前无论从实验探索还是理论计算都证实了以石墨烯气凝胶为基础的材料具有很高的气体吸附能力。此外，现有技术中，制备石墨烯气凝胶的方法主要有化学气相法、水热法和化学还原法等。

硫化银量子点是一类具有纳米尺度的一维材料，由于硫化银本身较窄的能级结构和量子尺度限制的影响，使得硫化银量子点具有很多不同于常规半导体的优异特性。在此前的报道中，硫化银纳米结构及其复合物在荧光、光限幅、太阳能电池、非挥发性记忆、纳米开关、光催化制氢、降解有机污染物、癌症治疗、灭菌、传感器和液态润滑等领域均展现出了良好的性能和重要的应用价值。

结合硫化银量子点和石墨烯气凝胶的各自特点，制备得到综合性能优异的复合材料，尚未见到公开报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种硫化银量子点-石墨烯气凝胶复合材料及其制备方法。

根据本发明一方面提供了一种硫化银量子点-石墨烯气凝胶复合材料，包括石墨烯片层交联立体骨架和均匀分散在所述石墨烯片层表面的硫化银量子点，所述硫化银量子点-石墨烯气凝胶复合材料具有多孔三维立体结构。

由于硫化银量子点具有丰富的表面官能团，能起到还原剂和交联剂的双重作用；而石墨烯的强疏水性、石墨烯片层之间的π-π堆积作用以及受限空间的影响，石墨烯容易发生自组装行为形成石墨烯水凝胶，并可作为载体而负载/吸附硫化银量子点等其它纳米无机材料。

优选地，所述石墨烯与所述硫化银量子点的质量比为1：(0.2-4.8)。

根据本发明另一方面提供了一种硫化银量子点-石墨烯气凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备硫化银量子点原液，并与氧化石墨烯粉末超声混合，得到硫化银量子点-氧化石墨烯混合溶液；

S2、将步骤S1中得到的硫化银量子点-氧化石墨烯混合溶液置于无氧环境下，在100-300℃下加热反应0.5-10h，得到含硫化银量子点的复合湿凝胶；