[发明专利]一种亲水性石墨烯与氧化锌的纳米复合材料及其制备方法

说明书

一种亲水性石墨烯与氧化锌的纳米复合材料，它是一种将亲水性石墨烯在有或无氯化铁和硫酸亚铁铵存在下，与醋酸锌和氨水共混，在pH值为11的水相下，采用共沉淀法获得前驱物，再经过管式炉煅烧得到的亲水性石墨烯与氧化锌的纳米复合材料；其制备方法主要是将亲水性石墨烯在有或无氯化铁和硫酸亚铁铵存在下，与醋酸锌和氨水共混共混，制得前驱悬浮液，除去上清液后，在管式炉中于300℃煅烧2h，得到亲水性石墨烯与氧化锌的纳米复合材料。本发明制备方法简单、原料丰富、成本低廉、环境友好，复合材料的粒径均为纳米级且分布均匀，有效避免了氧化锌的团聚，且具有的磁性特征便于复合材料回收再利用。

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六边形呈蜂巢晶格的二维平面结构材料。由于石墨烯中的碳原子有未成键的π电子的存在，其独特的结构使其拥有极高的载流子迁移率，具有25000cm²/(V·s)的电子迁移率，且迁移率在温度范围10-100K之间基本没有变化，远远超过了硅材料。石墨烯还具有较高的比表面积，其理论值高达2630m²/g。石墨烯超大的比表面积不仅可以帮助其承载大量的金属离子，还可以为其提供较多的吸附位置。此外，石墨烯还拥有优异的导热性、超强的机械性能、良好的电学性能。这些优异的性能使得石墨烯在光催化领域有很大应用潜力。

在众多的半导体光催化材料中，氧化锌具有宽带隙(3.37eV)、大的激子束缚能(60meV)、高的电子转移能力、独特的光学性能、高的催化活性等优点，且其成本低，制备工艺简单，环境友好而备受广泛关注。但氧化锌的量子产率低、光稳定性差、极易团聚的缺点也在制约着它的应用。石墨烯超大的比表面积、良好的导电子能力以及优异的物理特性使其被认为是一种高效的助催化剂。石墨烯通过共价键和非共价键作用可以负载多种光催化剂，以此提高光催化剂的光稳定性以及促进光生电子的传送，从而提高光催化效率。但也存石墨烯难溶于溶剂，使得复合材料复合不均匀，发生团聚的问题，且因大多数的光催化剂为纳米级的材料，难以回收的问题。马晶等以石墨烯为载体，醋酸锌为半导体前驱体，通过水热法制备了石墨烯/氧化锌复合材料，但其存在着氧化锌分布不均匀得问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备方法简单、有效避免复合材料团聚，且光催化性能高的亲水性石墨烯与氧化锌的纳米复合材料及其制备方法。

本发明的亲水性石墨烯与氧化锌的纳米复合材料是一种将亲水性石墨烯在有或无氯化铁和硫酸亚铁铵存在下，与醋酸锌和氨水共混，在pH值为11的水相下，采用共沉淀法获得前驱物，再经过管式炉煅烧得到的亲水性石墨烯与氧化锌的纳米复合材料。

本发明采用的亲水性石墨烯为专利号为201310296390.7的一种石墨烯,其制备方法主要是将氧化石墨烯分散于水中，加入含有磺酸基团的苯肼，通过超声洗涤器超声12h，然后于85℃下反应12h，得到黑色水溶性溶液,过滤除去不溶性杂质，母液可经常压或旋转蒸发器减压浓缩，并除去过量含有磺酸基团的苯肼，然后于60℃下真空干燥，得到亲水性石墨烯。

本发明的制备方法如下：

(1)将亲水性石墨烯溶于去离子水中，配制得到浓度为0.5mg/mL的亲水性石墨烯溶液；

(2)按质量比氨水:乙酸锌:亲水性石墨烯＝86:138:1-2.5的比例，将质量分数为25％的氨水加入步骤(1)的亲水性石墨烯溶液，再加入浓度为0.23g/mL的乙酸锌溶液，反应2h，制备得到亲水性石墨烯-氧化锌的前驱悬浮液；