[发明专利]一种石墨烯纳米金属复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯纳米金属复合材料的制备方法，经过三步实现最终石墨烯纳米金属复合材料的制备：第一步，将天然鳞片石墨制备成大片径氧化石墨烯；第二步，以大片径氧化石墨烯作为载体，制备成还原氧化石墨烯与镍的复合体即Ni/rGO；第三步，在Ni/rGO的基础上制备出含有一定铜纳米粒子的石墨烯纳米金属复合材料即Cu@Ni/rGO。该制备方法不仅可以提高所得复合材料作为催化剂的性能，还能够降低合成该类型材料的成本。

技术领域

本发明属于无机纳米金属复合材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯纳米金属复合材料的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种单层碳原子紧密堆积的二维蜂窝状晶格结构的碳纳米新型材料，是由碳原子以SP2杂化轨道组成；自发现以来，由于其具有优异的力学、热学、光学、电学性能，目前对其的研究十分广泛，包括对其金属纳米复合材料的研究。同时纳米金属粒子由于其特殊的结构也展现出特殊的性质，常用于超级电容、导电浆料、高性能电极材料、表面导电涂层，催化剂等，其中作为催化剂的研究是近年来的热点。

但纳米金属粒子目前多以贵金属为主，贵金属由于价格昂贵、资源有限，并不适用于工业化应用，因此考虑采用非贵金属来改善现状。在所有的纳米非贵金属催化剂中，镍的催化活性最高，能够与贵金属铂等材料相媲美，而且价格方面较低。但是，镍的单独使用在催化方面仍然存在一些问题，如积碳效应。单独使用纳米金属材料由于其粒径小、比表面积大，极易团聚也限制了其应用。目前对于该问题的研究主要以双金属催化的思路进行，双金属纳米粒子能够改变金属基体的几何和电子效应等，一般会带来比单金属纳米材料更优越的催化性能。

目前对于纯非贵金属的纳米材料的研究较少，有研究指出一定含量的铜纳米粒子的引入，能够改变镍原子的电子效应，有利于提高其催化活性。因此需要将无机纳米材料作为功能性填料的方式与其他基体相结合制备出新型的功能性材料，结合目前石墨烯的研究的深入，将其作为纳米金属材料的基体的潜力已经日趋显著，即石墨烯纳米金属复合材料。

无机纳米金属复合材料目前的制备方法大致分为非原位杂化法和原位结晶法。其中非原位杂化法往往需要引入新的其他材料，多数以有机材料来达到表面改性的状态，再混合以达到无机材料之间的有效结合。此方法可预先选择功能化的纳米材料，而且适用范围广，但在纳米材料表面的覆盖度可能无法保证均匀，且对于第三种材料的引入本身也会影响纳米材料的性能。而采用原位结晶法，既可以避免表面活性剂的影响，同时也能制备出覆盖均匀的纳米材料。

目前为止，以石墨烯纳米片作为载体所制备的石墨烯纳米金属复合材料，不仅在催化剂方面能够有效的提高无机纳米粒子的应用效果，而且在能量储存、生物材料、电子器件、传感器等领域也具有广阔的应用前景。因此，研究石墨烯纳米金属复合材料的制备方法具有重要的意义。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种石墨烯纳米金属复合材料的制备方法，该制备方法不仅可以提高所得复合材料作为催化剂的性能，还能够降低合成该类型材料的成本。

技术方案：本发明的目的通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种石墨烯纳米金属复合材料的制备方法。经过三步实现最终石墨烯纳米金属复合材料的制备：第一步，将天然鳞片石墨制备成大片径氧化石墨烯；第二步，以大片径氧化石墨烯作为载体，制备成还原氧化石墨烯与镍的复合体即Ni/rGO；第三步，在Ni/rGO的基础上制备出含有一定铜纳米粒子的石墨烯纳米金属复合材料即Cu@Ni/rGO。