一种基于氧化石墨烯自组装制备石墨烯基复合材料的方法

摘要

本发明涉及一种氧化石墨烯在非平面基底表面的自组装方法以及基于此方法而构筑的具有独特树莓状结构的二氧化硅/石墨烯/银纳米颗粒复合微球，属于石墨烯基复合材料制备的技术领域。先以正硅酸四乙酯为硅源，采用稍加改进的Söber法制备二氧化硅微球，然后于其表面组装上阳离子聚电解质使其表面正电化，再在连续强力超声条件下通过静电作用使小尺寸氧化石墨烯片自组装于微球表面，接下来再在复合微球表面原位沉积银纳米颗粒，然后以水合肼将其中的氧化石墨烯还原成石墨烯，从而得到树莓状结构的二氧化硅/石墨烯/银纳米颗粒复合微球。该复合微球具有良好的水分散性，对4‑硝基苯的催化还原表现出优异的催化活性，展现出了广阔的应用前景。

主权项

一种基于氧化石墨烯自组装制备石墨烯基复合材料的方法，其特征在于：自组装过程中不发生粘连和聚集行为，非平面基底为二氧化硅微球，其粒径范围为200‑500 nm，且自组装过程中需要在功率高于150 W的连续强力超声条件下完成，具体按如下步骤：(1) 采用浓度为0.2 M的正硅酸四乙酯为硅源，将其与含有浓度为0.8‑2.5 M氨和浓度为34M水的乙醇溶液等体积混合，剧烈搅拌过夜，正硅酸四乙酯在氨的催化下于乙醇介质中水解得到二氧化硅胶体微球，所制备的二氧化硅胶体微球尺寸通过调控氨的浓度加以控制；(2) 将步骤(1)制备的二氧化硅胶体微球超声分散于水中，然后将其与过量的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液混合，剧烈搅拌过夜，使阳离子聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵通过静电作用组装于二氧化硅微球表面，得到表面正电化的二氧化硅微球；(3) 将小尺寸氧化石墨烯片预先超声分散于水中，形成水分散液，将该水分散液在高速下离心5 min，除去其中的少量聚集体，并取上层分散液再次超声30 min，用于接下来的组装；(4) 将步骤(2)制备的表面正电化的二氧化硅微球超声分散于水中，将其在所述功率高于150W的连续强力超声条件下逐滴加入至过量的步骤(3)中的小尺寸氧化石墨烯水分散液中，接着超声30 min以完成小尺寸氧化石墨烯片在表面正电化的二氧化硅微球表面的组装；然后将反应体系离心5 min使二氧化硅/氧化石墨烯复合微球与未组装上的游离氧化石墨烯水分散液得以分离。