[发明专利]一种负载Ag纳米粒子的石墨烯纤维及其制备方法

说明书

本发明提供了一种负载Ag纳米粒子的石墨烯纤维及其制备方法，属于复合材料领域。本发明中Ag纳米粒子(Ag NP)均匀地附着在多孔结构的石墨烯纤维上，负载Ag纳米粒子的石墨烯纤维中RGO的拉曼信号的强度由于附着的Ag纳米粒子大大增加，表现出表面增强的拉曼散射活性，使所得纤维具有优异的电化学和机械性能，强度大大增加，热稳定性也得以提高。实施例的数据表明，本发明提供的负载Ag纳米粒子的石墨烯纤维的强度高达223MPa，比电容达到154.7F·cm^‑3。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种负载Ag纳米粒子的石墨烯纤维及其制备方法。

背景技术

众所周知，与固体金属相比，金属纳米粒子由于其高原子表面能而具有非凡的物理和化学性质，而银纳米粒子具有优异的性能，如具有优异的电导率、光学性质、抗菌性能、催化性能和表面增强拉曼散射(SERS)。现有技术已经开发了许多方法来制备Ag-石墨烯杂化物，如使用还原剂柠檬酸钠，同时还原氧化石墨烯和AgNO₃中的Ag离子，成功合成了Ag负载的石墨烯复合材料；将Ag₂SO₄加入到含有KOH的氧化石墨烯悬浮液中，在碱性条件下，氧化石墨烯中的含羟基的氧官能团形成带负电的酚盐，并且通过芳族化合物的亲电取代反应将银离子还原成银颗粒，以获得负载氧化石墨烯的银复合材料，接着通过用肼基还原剂还原负载银的氧化石墨烯制备负载银的石墨烯复合材料。但是迄今为止，制备的石墨烯/银复合材料是粉末材料，存在强度低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种负载Ag纳米粒子的石墨烯纤维及其制备方法。本发明在石墨烯纤维表面负载Ag纳米粒子，提高了材料的电化学性能，热稳定性和机械强度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种负载Ag纳米粒子的石墨烯纤维，包括石墨烯纤维和负载在所述石墨烯纤维表面的Ag纳米粒子。

优选地，所述Ag纳米粒子的负载量为5～40wt％。

优选地，所述Ag纳米粒子的负载量为19.4wt％。

优选地，所述石墨烯纤维的直径为50～100μm。

本发明还提供了上述技术方案所述负载Ag纳米粒子的石墨烯纤维的制备方法，包括以下步骤：

将氧化石墨烯纤维与HI溶液混合，进行化学还原，得到化学还原石墨烯纤维；

将所述化学还原石墨烯纤维浸泡在可溶性银盐溶液中后通入氮气脱气，然后进行γ射线辐射还原，得到所述负载Ag纳米粒子的石墨烯纤维。

优选地，所述可溶性银盐溶液中的可溶性银盐为硝酸银或AgClO₄，所述可溶性银盐溶液的质量浓度为5％～30％。

优选地，所述γ射线辐射还原使用Co⁶⁰源。

优选地，所述通入氮气的时间为20min。

优选地，所述γ射线辐射还原的总剂量为120～240kGy，剂量率为160Gy·min^-1。

优选地，所述γ射线辐射还原的总剂量为160kGy。

本发明提供了一种负载Ag纳米粒子的石墨烯纤维，包括石墨烯纤维和负载在所述石墨烯纤维(RGO)表面的Ag纳米粒子。本发明中Ag纳米粒子(Ag NP)均匀地附着在多孔结构的石墨烯纤维上，负载Ag纳米粒子的石墨烯纤维中RGO的拉曼信号的强度由于附着的Ag纳米粒子大大增加，表现出表面增强的拉曼散射活性，使所得纤维具有优异的电化学和机械性能，强度大大增加。实施例的数据表明，本发明提供的负载Ag纳米粒子的石墨烯纤维的强度高达223MPa，比电容达到154.7F·cm^-3。