一种石墨烯负载纳米镍介孔复合材料

摘要

本发明公开了一种石墨烯负载纳米镍介孔复合材料。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介孔复合材料，其特征在于，该材料的制备方法如下步骤：步骤一，将石墨制成尺寸为50‑200目得石墨粉，之后加入至质量分数为35％的盐酸溶液中，搅拌30min，之后采用去离子水反复冲洗使得PH值为中性，烘干待用；将前面所述的烘干待用的石墨粉、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、P₂O_s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。将得到预氧化的石墨混合物过滤并干燥后，放置于马弗炉中进行加热处理，热处理的温度为在1100℃下处理10‑20s，1150℃下处理15‑20s，1180℃下处理20‑30s，得到膨胀石墨；步骤二，将步骤一所制的膨胀石墨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8000～10000r/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，常温下将1g步骤二中得到的氧化石墨加入到装有500g去离子水的反应器中，并将反应器置于超声分散器中搅拌，搅拌10‑15min，采用氨水调节水溶液将体系的pH值调节至11，并升温至70℃，再向反应器中加入5‑10g硼氢化钠水溶液，保持超声振荡反应30～60min后，将体系的温度降至15℃，再加入25g对氨基苯磺酸，保持超声振荡反应2～4小时，再静置反应3小时，然后对混合液进行抽滤以除去溶剂，并用去离子水洗涤2次以上，将过滤物重新分散在400～1600g去离子水中，并加入1～4g水合肼，于80℃下反应12～24小时，产物通过抽滤，并用去离子水洗涤2次以上，最后将过滤物干燥24～48小时得到磺化石墨；步骤四，分散将步骤三所得到的磺化石墨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一并放入500ml的乙二醇中超声分散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10～50gNH₄Ac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；步骤五，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。步骤六，将步骤五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。