[发明专利]一种利用蓝藻制备石墨烯包覆氧化锌纳米复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用蓝藻制备石墨烯包覆氧化锌纳米复合材料的方法。本发明将洗净的蓝藻细胞置于戊二醛水溶液浸泡得到蓝藻悬浮液；将蓝藻悬浮液固液分离并经纯水悬浮洗涤得到预处理蓝藻，将醋酸锌或硝酸锌、预处理蓝藻、三乙醇胺加入到水中混合均匀，调节pH值为8.0～10.0得到反应体系；将反应体系置于温度为80～100℃条件下反应2～6h，冷却至室温，陈化处理得到陈化液；陈化液固液分离，洗涤、干燥得到前驱体；将前驱体分散到纯水中，然后置于温度为180～210℃条件下反应12～48h，固液分离，洗涤、干燥即得石墨烯包覆氧化锌纳米复合材料。本发明蓝藻作为石墨烯的来源和合成氧化锌的模板剂，制得纳米复合材料具有大比表面积和良好光电性能。

技术领域

本发明涉及一种利用蓝藻制备石墨烯包覆氧化锌纳米复合材料的方法，属于蓝藻制备石墨烯包覆氧化锌纳米复合材料技术领域。

背景技术

氧化锌的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。纳米氧化锌粒径小，由于具有纳米材料的结构特点和性质，使得纳米氧化锌产生了表面效应及体积效应等，从而使其在磁、光、电、敏感性等方面具有一般氧化锌产品无法比拟的特殊性能和新用途，如纳米氧化锌光催化剂。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有优异的光学、电学、力学、热学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。由于石墨烯优异的性能，极大的比表面积和较低的生产成本，非常适合于开发高性能的复合材料。将无机材料如金属和半导体纳米粒子分散到石墨烯纳米片表面制成石墨烯基无机纳米复合材料。一方面可以阻止石墨烯片团聚。更重要的是，石墨烯基无机纳米复合材料不但可以同时保持石墨烯和无机纳米粒子的固有特性，而且能够产生新颖的协同效应，具有广泛的应用价值。

石墨烯的合成方法主要有机械剥离法、氧化石墨还原法、化学气相沉积法、外延生长法等等，都需要以石墨、氧化石墨或者含碳的各类化合物作为原料。文献“胡耀娟,金娟,张卉,et al.石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用[J].物理化学学报,2016,26(08):2073-2086.”在石墨烯-无机纳米复合材料的制备过程中，需要将事先制备好的石墨烯、氧化石墨烯等作为原料。现有技术中椭球状氧化锌棒/石墨烯复合材料及其制备方法和应用，原料为氧化石墨烯，石墨烯的获得与氧化锌的复合也非一步而成。三维石墨烯-氧化锌复合纳米纸的制备方法中，其原料为用Hummers方法合成的氧化石墨烯，将其复合在纸基底上以后再复合氧化锌。

因此，现有技术中并没有直接采用生物质制备石墨烯包覆氧化锌纳米复合材料的方法。

发明内容

针对现有技术中直接采用生物质制备石墨烯包覆氧化锌纳米复合材料的处理问题，提供了一种利用蓝藻制备石墨烯包覆氧化锌纳米复合材料的方法，本发明使用废弃生物质(蓝藻)作为制备石墨烯的原材料和合成氧化锌的模板剂，无需使用预先得到的石墨烯或氧化石墨烯，采用水热碳化蓝藻直接制备石墨烯包覆纳米氧化锌复合材料，制备石墨烯的过程与得到氧化锌的过程有机结合，使得石墨烯包覆纳米氧化锌复合材料具有大的比表面积和良好的导电性能，能捕获和传导光激发电子，提高光生电子-空穴对的分离效率，具有更优异的光电性能。

一种利用蓝藻制备石墨烯包覆氧化锌纳米复合材料的方法，具体步骤如下：

(1)将蓝藻从水体中过滤出，离心处理得到蓝藻细胞，蓝藻细胞经纯水悬浮洗涤；

(2)将步骤(1)洗净的蓝藻细胞置于戊二醛水溶液浸泡得到蓝藻悬浮液，冷藏保存；

(3)将步骤(2)蓝藻悬浮液固液分离并经纯水悬浮洗涤得到预处理蓝藻，将醋酸锌或硝酸锌、预处理蓝藻、三乙醇胺加入到水中混合均匀，调节pH值为8.0～10.0得到反应体系；将反应体系置于温度为80～100℃条件下反应2～6h，冷却至室温，陈化处理得到陈化液；陈化液固液分离，洗涤、干燥得到前驱体；