[发明专利]一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，特别涉及一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法。

背景技术

2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，利用撕透明胶带的方法，成功地从石墨中分离出单层原子排列的石墨烯，两人也因此获得2010年的诺贝尔物理学奖（Science,2004,306( 5696):666-669）。石墨烯由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型蜂巢晶格，其结构单元为碳六元环，它是一种只有单层碳原子厚度的二维材料。石墨烯是构成碳基材料的基本机构单元。它可以包裹形成零维Fullerenes，卷成一维carbon nanotube，层层堆积成三维graphite。从石墨烯发现的那一天起，石墨烯就已经成为研究的热点和焦点，在超级电容器、透明电极、海水淡化、发光二极管、传感器、储氢、太阳能电池、催化剂载体、复合材料、生物支架材料、生物成像、药物输送、纺织、印染等领域有广泛的应用。

纳米银具有优良的传热性、导电性、表面活性和催化性能，在光学、催化、微电子、生物传感、抗菌等领域具有巨大的应用价值。

石墨烯是单原子厚度的二维石墨碳材料，具有高比表面积、突出的导热性能和力学性能、非凡的电子传递性能等一系列优异性质，是纳米银的理想载体，而存在于石墨烯层间的纳米银粒子可以起到分离邻近石墨烯片层，防止石墨烯发生团聚的作用。近年来有不少文献或专利报道了纳米银-石墨烯复合材料的制备和应用，但是它们多采用有毒的肼和硼氢化钠作为还原剂。例如Jianfeng Shen等利用硼氢化钠和乙二醇的混合还原剂制备了石墨烯?银纳米粒子复合材料（Nano Res.,2010, 3(5): 339-349）。

果汁饮料是一种在市场上广受欢迎的饮料，广义上也包括由蔬菜榨汁而成的蔬菜汁，它是按照一定比例与水和其他配料勾兑而成，主要生产厂家有汇源、农夫果园、哇哈哈、可口可乐、味全等。一般来说，其果汁含量应不低于10%，果汁饮料中保留有水果中相当一部分营养成分，例如维生素、矿物质、糖分、氨基酸和膳食纤维中的果胶等，口感也优于普通白开水。

茶饮料是指用水浸泡茶叶，经抽提、过滤、澄清等工艺制成的茶汤或在茶汤中加入水、糖液、酸味剂、食用香精、果汁或植（谷）物抽提液等调制加工而成的制品，具有茶叶的独特风味，含有天然茶多酚、咖啡碱、蛋白质、脂肪、维生素、多糖等多种有效成分，兼有营养、保健功效，是清凉解渴的多功能饮料。

近年来，采用绿色、环保、高效和廉价的方法制备纳米银、石墨烯及纳米银-石墨烯复合材料逐渐成为研究的热点。何光裕等以聚乙二醇为还原剂通过水热反应，还原氧化石墨烯同时在石墨烯表面原位生长银纳米粒子，制备纳米银@石墨烯复合材料，同时研究了复合材料的抑菌性能，结果表明纳米银@石墨烯复合材料是一种效果显著的新型抑菌材料（精细化工,2012,09:840-843）。中国发明专利CN201210054952.2采用N, N-二甲基甲酰胺（DMF）作为还原剂，纯度高达99％的石墨烯粉末作为载体，在温和的反应条件下，银在石墨烯层上形核、长大，得到石墨烯/银纳米粒子复合材料。但是还未见将市面上可以出售的饮料直接用于一步法制备纳米银-石墨烯复合材料。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种石墨烯-纳米银复合材料的制备方法。

本发明采用了以下技术方案：

按照10:1:1-1:1:1的体积比，将市面上可以出售的饮料、0.01-100g/L的银氨溶液与0.01-0.5g/L的氧化石墨烯溶液混合，在20℃-60℃的温度条件下超声1-10h，然后移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中160-200℃保温1-24h，自然冷却后，用乙醇和去离子水反复清洗，离心，干燥处理后得到石墨烯-纳米银复合材料。

作为优选方案，饮料为果汁类饮料、茶类饮料中的一种或多种，其成分大多含有多酚、氨基酸、维生素、柠檬酸、多糖等还原性物质。

作为优选方案，银氨溶液为硝酸盐或硫酸银与氨水形成的络合物。

作为优选方案，氧化石墨烯由氧化石墨经超声剥层制得，为单层氧化石墨烯、多层氧化石墨烯或二者的混合物。

作为优选方案，离心是以8000-12000r/min的转速离心5-20min。

作为优选方案，干燥处理是指将干燥箱温度设定在40℃，真空的环境下干燥1-24h。

本发明具有如下有益效果：