[发明专利]一种石墨烯锰铁氧体涂层织物的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯锰铁氧体涂层织物的制备方法及其应用，其制备方法由以下步骤组成：选择一种天然鳞片石墨，采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO)，即利用高锰酸钾与浓硫酸和水体系反应发热作用，制得插层氧化并膨化的氧化石墨液(含大量锰离子和酸根)，而后加入铁盐，形成氧化石墨烯/锰铁氧体(GO/MnFe2O4)溶液，然后浸渍制得涂层织物，经水合肼还原，清洗后烘干，得到石墨烯/锰铁氧体(RGO/MnFe2O4)涂层织物；该石墨烯锰铁氧体涂层织物的制备方法及其应用，以改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO)等技术将RGO/MnFe2O4构筑在织物上形成功能多样的功能性纺织结构材料，实现了一种兼具电磁防护、电热和传感等功能的石墨烯金属氧化复合织物。

技术领域

本发明涉及石墨烯技术领域，具体涉及一种石墨烯锰铁氧体涂层织物的制备方法及其应用。

背景技术

石墨烯是一种新型的二维碳纳米材料，独特的结构决定了其具有丰富的物理化学性能，包括高达2630m2/g的理论比表面积；具有突出的导热性能(3000W/(m·K))和力学性能(杨氏模量1060GPa，断裂强度130GPa)，以及室温下高速的电子迁移率(1500cm/(V·s))等一系列性质，可用于传感器、储能材料、晶体管、吸附材料、催化剂载体等一系列应用，石墨烯与其他材料形成的复合物也具有较为优越的性能，如与三氧化二铝形成复合物时，能显著地提高材料的导电性，其与铁氧体磁性纳米颗粒(Fe3O4)形成的复合物时，可以提高Fe3O4的稳定性，复合物可以有效地吸附砷离子；

现有技术存在以下不足：在现有的石墨烯及其复合物的应用中，性能单一，应用单一，无法在织物上展现其材料性能，以便于更好的应用，具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯锰铁氧体涂层织物的制备方法及其应用，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯锰铁氧体涂层织物的制备方法及其应用，包括选择一种天然鳞片石墨，采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO)，按照以下具体步骤制备：

步骤(1)、低温插层膨化，以形成石墨层间的分离：

将20.00～60.00g的浓硫酸和0.30～1.00g硝酸钠置于开口烧杯中，随后在冰水浴中磁力搅拌10-30min；

以0.02～1.0g/min的速率缓缓加入0.5～1.5g的石墨，维持磁力搅拌和冰水浴30～120min；

步骤(2)、常温插层氧化，以使石墨层间的插层氧化：

在步骤(1)中A步所得的石墨混合液中，以0.1～1.00g/min的速率缓慢、匀速地加入3～6g高锰酸钾粉末，维持磁力搅拌和冰水浴1～10min；

将开口烧杯移出冰水浴，使反应体系因浓硫酸对石墨的插层氧化放热而自然升温至28～38℃，维持磁力搅拌速度400～1200rpm/min，以控制保持该温度，使溶液颜色渐变为黑色中略带紫绿色，并以所述烧杯壁上的颜色为准；

保持反应体系自插层氧化反应12～36h，使混合液的颜色变为深棕；

步骤(3)、高温水解与还原终止，以制得膨化的氧化石墨：

在步骤(2)中E步所得的插层氧化石墨混合液中，以0.2～2.0ml/min的速率匀速加入30～90ml去离子水，维持机械搅拌速度400～1200rpm/min，以防止剧烈反应的升温与溅射，此反应体系自升温至80～96℃时，维持自反应10～25min，且温度自维持在该升温至温度值左右；

向溶液中依次以0.2～2.0ml/min的速率匀速加入50～200ml蒸馏水和10～20ml30％双氧水，去除残余的高锰酸钾和二氧化锰并将其还原成可溶解的硫酸锰；