[发明专利]石墨烯负载石墨烯量子点的复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于纳米材料技术领域，本发明提供一种石墨烯负载石墨烯量子点的复合材料及其制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤1)取氧化石墨烯分散于去离子水中，得氧化石墨烯分散液；步骤2)向所得氧化石墨烯分散液中加入有机物，搅拌溶解，经微波辅助水热法反应完全，离心，洗涤，干燥制得。本发明通过采用氧化石墨烯为原料，通过微波辅助水热法在石墨烯表面负载石墨烯量子点制得，可提高和改善石墨烯量子点的光电效应和分散性。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体地，涉及一种石墨烯负载石墨烯量子点的复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯量子点是一种尺寸小于10nm的新型零维碳纳米材料，随着纳米技术的发展，其诸多优异的性能相继被发现，也引起众多科学家的研究兴趣。石墨烯量子点具有量子限域效应和边界效应，赋予其良好的发光性能、无毒性、化学惰性和生物相容性等，因而在生物传感、细胞成像、环境检测、光电器件等领域均有良好的应用前景。另外，石墨烯量子点还是一种窄带隙半导体材料，具有良好的可见光响应，使其在光电化学方面也有一定的应用潜能，但是其表面具有一定数量的含氧基团，而且受尺寸限制，其导电性并不如大尺寸的石墨烯。

石墨是一种各向异性材料，其不同晶面的物理化学性能不同，这意味着石墨的导电性，反应活性和离子插层作用均具有方向性。大规模制备获得稳定存在的石墨烯是石墨烯产业化的前提条件。目前，石墨烯的制备方法主要有，机械剥离法、外延生长法、氧化石墨还原法、化学气相沉积等方法。由于氧化石墨还原法的制备过程相对简单，其被研究者大量的使用。但通过该法合成的石墨烯的缺陷和氧化基团较多，限制了其在电子器件方面的应用。

中国专利公开号103935999A首次公开了一种石墨烯的制备方法。该方法以极性溶剂为分散介质，在石墨烯量子点辅助下通过机械剥离方法制备高质量石墨烯，主要利用石墨烯量子点在极性溶剂中良好的分散性，及其与石墨烯/石墨烯片层之间较强的非共价键结合，促进天然石墨的剥离和石墨烯纳米片在极性溶剂中的分散，从而获得高质量的石墨烯。与该方法相类似的中国专利公开号104030283A公开了一种基于石墨烯量子点剥离得到二维材料的方法，也采用石墨烯量子点作为剥离剂，利用了石墨烯量子点是具有π-π离域结构的“片层”零维碳材料，其π-π结构可与石墨相互作用，从而剥离得到石墨烯。但是，这两种方法中，极性溶剂并不容易进入石墨原料自身内的石墨烯/石墨烯片层之间，即领用极性溶剂作为石墨烯量子点材料的输运载体并不合适，会导致溶剂的剥离产率较低，需要经过多次反复操作才能获得石墨烯。

因此，有必要将石墨烯量子点与石墨烯结合，利用石墨烯作为光生电子传输的媒介，可极大程度地提高石墨烯量子点的光电效应。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种石墨烯负载石墨烯量子点的复合材料及其制备方法，通过采用氧化石墨烯为原料，通过微波辅助水热法在石墨烯表面负载石墨烯量子点制得，可提高和改善石墨烯量子点的光电效应和分散性。

一方面，本发明涉及一种石墨烯负载石墨烯量子点的复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1)取氧化石墨烯分散于去离子水中，得氧化石墨烯分散液；

步骤2)向所得氧化石墨烯分散液中加入有机物，搅拌溶解，经微波辅助水热法反应完全，离心，洗涤，干燥制得。

进一步地，所述氧化石墨烯通过以鳞片石墨为原料，采用Hummers法制备得到。

进一步地，所述氧化石墨烯分散于去禹子水中，经超声30～60min，制得。

进一步地，所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.5～1mg/mL。

进一步地，所述有机物为柠檬酸、葡萄糖、果糖、蔗糖、木糖中的一种或多种的组合。进一步地，所述有机物的浓度为0.02～0.1g/mL。