[发明专利]一种纳米金-氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米复合材料的制备方法，特别涉及一种纳米金-氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法。

背景技术

在2004年出现的两维尺寸的石墨烯(Graphene)，是碳单质家族最后被发现的同素异形体。石墨烯是形成在充满π电子的二维蜂巢状平面结构上的一层碳原子，它也是零维富勒烯，一维碳纳米管以及三维金刚石和石墨的基本组成材料。由于其非同寻常的纳米结构和卓越的电子特性使其很有可能成为众多新型纳米复合材料的基本组成单元。其中一个最有可能利用其独特性质的途径，就是在石墨烯片层结构上引入金属纳米粒子，制备石墨烯-金属复合材料。并且，基于石墨烯-金属的复合材料不仅表现出金属纳米粒子的优异性能以及石墨烯的一些良好性能，而且还表现出由薄层碳原子平面和金属纳米粒子的协同效应(Synergistic effect)而产生的一些新的特别性质。石墨烯-金属复合材料能够很容易的通过相应的金属离子(例如，AuCl₄^-，PdCl₄^2-或PtCl₄^2-)的在石墨烯片上还原而得到，还原剂可以使用乙二醇(ethylene glycol)，硼氢化钠(NaBH₄)或者水合肼(Hydrazine hydrate)之类。另外，对于金纳米粒子(Gold nanoparticles，GNPs)的研究兴趣，已经持续了很多年。并且金纳米粒子功能化以后的应用研究已经越来越引人注目，从催化到生物医药都有涉及，在生物医药研究和应用方面：药物转运，细胞内基因调控，DNA自组装，抗氧化剂，细胞成像，X射线成像造影剂以及CT成像，这些研究已经为现代纳米技术领域带来了很多惊喜。

纳米金(AuNPs)和石墨烯(Graphene)的组合极有可能同时得到这两种材料的优点。

因此，迫切需要一种能够制备纳米金-氧化石墨烯复合材料的简单方法。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供一种纳米金-氧化石墨烯纳米复合材料的简单制备方法。

一种纳米金-氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括：

(1)制备4-氨基苯硫醇/正己硫醇保护的纳米金；

(2)制备氧化石墨烯；

(3)将所述纳米金与氧化石墨烯连接制备纳米金-氧化石墨烯纳米复合材料；

其中，步骤(3)包括：

(3-1)将所述氧化石墨烯片状材料分散于二甲亚砜溶液中，超声30-120分钟后形成稳定的氧化石墨烯悬浮溶液；(3-2)将纳米金的二甲亚砜溶液缓慢加入到上述氧化石墨烯悬浮溶液中，搅拌3-4天；

(3-3)离心收集的沉淀用甲苯洗涤，在纯水中超声30-60分钟后得到纳米金-氧化石墨烯纳米复合材料的水溶液。

其中，步骤(1)包括：

(1-1)将水合氯金酸溶解在无水乙醇中，剧烈搅拌5-30分钟后，加入4-氨基苯硫醇/正己硫醇；

(1-2)缓慢滴加硼氢化钠溶液；

(1-3)继续搅拌2-4小时后将混合物放在-10--25℃的冰箱中6-12小时；

(1-4)浓缩离心收集沉淀，洗涤得到4-氨基苯硫醇/正己硫醇保护的纳米金。

其中，步骤(1)还包括：将(1-4)中得到的纳米金中用纯水透析3-5天，离心收集的沉淀进行冷冻干燥。

其中，(1-1)中所述的4-氨基苯硫醇/正己硫醇中的4-氨基苯硫醇与正己硫醇的摩尔比为1∶1。

其中，(1-2)中所述的硼氢化钠溶液为新鲜制备的0.40mol/LNaBH₄乙醇溶液。

其中，步骤(2)包括：

(2-1)预氧化：将石墨粉末分散于80℃含过硫酸钾和五氧化二磷的浓硫酸溶液中；

(2-2)纯化：在该温度下反应4-8小时以后，将混合溶液冷却到室温，然后使用大量的超纯水进行稀释，静置6-12小时，去除上清液，用0.22微米孔的聚偏氟乙烯膜抽滤后将粗产物自然凉干，得到预氧化的石墨粉；

(2-3)再次氧化：取一定量上述预氧化的石墨粉分散于冷的浓硫酸中，然后将一定量的高锰酸钾边搅拌、边加入到上述混合液中，在35℃下反应2小时；

(2-4)终止反应：将超纯水慢慢加入到上述体系中去，滴加完后继续搅拌约15分钟，继续加入超纯水和H₂O₂来终止反应。溶液静置6-12小时；