[发明专利]一种石墨烯负载纳米镍复合介孔材料

摘要

本发明公开了一种石墨烯负载纳米镍复合介孔材料。该方法以包括氧化石墨的制备，通过将纳米镍粒子均匀生长在石墨烯片层，然后将聚苯胺包覆于负载其层表面制得一种吸波材料，最终通过高温碳化处理制得一种介孔材料。本发明的方法便捷，材料可以用于电磁波吸波材料，又可以用作环境吸附材料。

主权项

一种石墨烯负载纳米镍复合介孔材料，其特征在于，该材料的制备方法包括以下步骤：步骤一，预氧化石墨的制备将石墨粉、过硫酸钾和P₂O₅加入浓硫酸中，形成混合物，所形成的混合物的PH值为1.5，将该混合物在60℃下搅拌1‑2h，然后以5℃/min的速率升温至80℃下搅拌2‑4h，最后以2℃/min升温至87℃搅拌1‑2h，然后采用蒸馏水稀释该混合物，将该混合物的PH值稀释至3.6，放置36h后采用蒸馏水过滤，使得混合物PH值为6‑7，后进行室温干燥，所述石墨粉、过硫酸钾、P₂O₅和浓硫酸的质量比为1‑3∶1‑2∶1‑2∶5‑10；将干燥后的混合物加入到浓硝酸中搅拌45‑60min，使得PH值为2‑4，所述干燥后的混合物与浓硝酸的质量比为1‑4∶50‑100，搅拌均匀后在‑8℃下第一次加入KMnO₄，搅拌30min，之后降温至‑12℃下第二次加入KMnO₄，搅拌30min，最后降温至‑15℃下第三次加入KMnO₄，搅拌20min，得到预氧化的石墨混合物，所述第一次加入KMnO₄，第二次加入KMnO₄和第三次加入KMnO₄的质量比为1_∶2_∶3，所述干燥后的混合物与总的KMnO₄的比值为1‑2∶10‑15。步骤二，表面处理的氧化石墨的制备将步骤一所制的预氧化的石墨混合物放入保温箱中升温到40℃，反应3h，随后，加入与预氧化的石墨混合物体积一致量的第一蒸馏水，接着反应2.5h，将保温箱温度保温至40℃，再次加入第二蒸馏水和H₂O₂反应10‑60min，所述第二蒸馏水的量是第一蒸馏水的1‑1.5倍，第二蒸馏水和H₂O₂的体积比为4‑20∶1，反应结束后进行离心分离10min，转速9500r/min，离心分离后产物用盐酸溶液洗涤，该盐酸溶液的体积为离心分离后产物体积的10‑50倍，最后透析7‑8天得到氧化石墨，将氧化石墨放入提纯液制得混合液体，进行震荡分散和过滤得到得提纯后的氧化石墨，所述提纯液由于1.72g/ml的浓硫酸和H₂O₂组成，浓硫酸和H₂O₂的质量比为1‑2∶2‑5，；将提纯后的氧化石墨采用二甲亚砜超声溶解后加入N‑羟基丁二酰亚胺和自制表面处理剂于35℃下搅拌2h，产物进行抽滤、洗涤、烘干，即得到表面处理的氧化石墨；步骤三，分散将步骤二所得到的表面处理的氧化石墨1‑2g在‑10‑30℃下进行冰冻干燥后与1‑10g聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷‑聚环氧乙烷三嵌段共聚物以及1g由聚甲基丙烯酸和聚丙烯酰胺组成的混合物(聚甲基丙烯酸和聚丙烯酰胺的质量比为1∶1)一并放入500ml的乙二醇中进行超声分散，然后在紫外线的照射下辐射36h形成均匀的第一分散液；同时将20‑40ml氯化亚镍乙二醇溶液(0.1mol/ml)，6～25g聚乙烯吡咯烷酮和10～50g  NH₄Ac溶解于500‑1000mL的乙二醇中形成第二分散液，将第一分散液和第二分散液混合搅拌，并用氨水调节，使之成为PH值为9‑11的澄清溶液；步骤四，将100ml步骤三所得到的澄清溶液放入反应釜中，密封之后，加热到130℃，保温2h，之后以2‑4℃/min的升温速率升温至150℃，保温4h，之后以3‑6℃/min的升温速率升温至200℃，保温3h，然后以5‑7℃/min的降温速度降温至180℃保温2h，最后再以3‑6℃/min的升温速率升温至200℃，保温7h，待反应完成后，将反应釜取出，使之冷却到室温，所述降温速度为3‑6℃/min，将所得的粉末离心分离10min，转速8000～10000r/min，采用无水乙醇和去离子水各洗涤三次，在50～70℃真空干燥24h，得到第一产物；将5g第一产物和5‑10g苯胺单体加入至十二烷基苯磺酸的溶液中，超声分散65min，形成第二产物，所述第一产物和十二烷基苯磺酸的质量比为1‑1.5∶8‑15；将3g过硫酸铵溶解在80‑120ml蒸馏水中，缓慢滴加到第二产物中，搅拌反应15h，反应结束后，抽滤，分别用蒸馏水、乙醇洗涤产物至滤液无色，50～70℃真空干燥24～36h，得到吸波材料。步骤五，将步骤四中所制得的吸波材料，放置于铺垫有高锰酸钾的陶瓷坩埚中，并置于马弗炉中进行烧结，首先以10℃/min的升温速率升温至300℃，保温30min，再以12℃/min的升温速率升温至600℃，保温30min，然后以15℃/min的降温速率降温至500℃，保温20min，最终以15℃/min的升温速率升温至950℃保温1‑3h，得到介孔材料，所述吸波材料与高锰酸钾的质量比为1∶3‑5。