本發(fā)明涉及石墨烯復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種金屬氧化物石墨烯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
石墨烯是一種由碳原子按照六邊形排布而成的新型的二維（2D）碳材料。它是目前已知的最薄的一種材料，單層石墨烯的厚度只有0.34 nm，它具有極強(qiáng)的導(dǎo)電性（電荷遷移率可達(dá)200000 cm2V-1s-1）；超高的強(qiáng)度（楊氏模量達(dá)1100 GPa）；良好的導(dǎo)熱性（導(dǎo)熱率5300 WmK-1）以及超大的比表面積（理論比表面積2630 m2g-1），使得石墨烯材料在復(fù)合材料合成領(lǐng)域具有很廣泛的用途。金屬氧化物具有很多獨(dú)特的性能，如磁性、電化學(xué)性能、催化性能等，將金屬氧化物同石墨烯復(fù)合可以獲得性能優(yōu)異的復(fù)合材料，目前已經(jīng)是材料合成領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是由于石墨烯材料表面的惰性，在制備石墨烯基金屬氧化物復(fù)合材料時(shí)，金屬氧化物一般都是以顆粒形貌分散在石墨烯表面，因此金屬氧化物難以大負(fù)載量地復(fù)合在石墨烯表面，導(dǎo)致在石墨烯復(fù)合材料中金屬氧化物的含量較低，不利于發(fā)揮金屬氧化物的性能，也不利于充分利用石墨烯的有效比表面積。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種金屬氧化物石墨烯復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明方法在石墨烯片層上先引入導(dǎo)電聚合物后，然后摻雜上具有螯合金屬離子性能的有機(jī)酸，促使金屬離子富集在石墨烯表面，然后可以在石墨烯上大負(fù)載量地均勻生長(zhǎng)金屬氧化物，從而獲得金屬氧化物石墨烯復(fù)合材料，本發(fā)明為制備金屬氧化物石墨烯復(fù)合材料提供了一種新穎的方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種金屬氧化物石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于， 包括以下步驟：（1）將0.1~1.0重量份的氧化石墨烯、0.1~1.0重量份的有機(jī)單體、0.1~1.0重量份的無(wú)機(jī)酸均勻分散到50~100重量份的溶劑中；（2）將0.1~1.0重量份的引發(fā)劑加入到上述溶液中，快速攪拌1~10分鐘后，在-5~25℃下反應(yīng)5~20小時(shí)；（3）將反應(yīng)產(chǎn)物抽濾，然后依次用蒸餾水、無(wú)水乙醇洗滌后，分散到氨水溶液中脫摻雜，然后再以1M的有機(jī)酸溶液再摻雜，最后產(chǎn)物在60~100℃下干燥3~5小時(shí)；（4）取0.1~1.0重量份的步驟（3）產(chǎn)物、0.1~1.0重量份可溶性金屬鹽均勻分散到100份水溶液中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫到60~95℃，一次性加入5~20重量份的濃氨水溶液，繼續(xù)加熱攪拌反應(yīng)1~5小時(shí)；（5）停止反應(yīng)，將最終產(chǎn)物抽濾洗滌，在60~100℃下干燥3~5小時(shí)，即可。
步驟（1）中所述的有機(jī)單體為苯胺、鄰甲苯胺、間甲苯胺中的至少一種。
步驟（1）所述的無(wú)機(jī)酸為硫酸、鹽酸、磷酸中的至少一種。
步驟（1）中所述的溶劑為乙醇和水混合溶液，其體積比為乙醇：水=（0~4）：1。
步驟（2）中所述的引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀中的一種。
步驟（3）中所述的有機(jī)酸為酒石酸、蘋(píng)果酸、草酸中的一種或幾種混合。
步驟（4）中所述的可溶性金屬鹽為可溶性鐵鹽、錳鹽、鋅鹽、鋇鹽、鈷鹽、鎳鹽中的一種或幾種混合。具體的來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明中，適宜的可溶性金屬鹽包括氯化鐵、氯化亞鐵、氯化鋅、氯化錳、氯化鋇、氯化鈷、氯化鎳、硝酸鐵、硝酸亞鐵、硝酸鋅、硝酸錳、硝酸鋇、硝酸鈷、硝酸鎳、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸鋇、硫酸鈷、硫酸鎳的一種或幾種混合，也可以拓展到其他可溶性金屬鹽類。
本發(fā)明方法制得的金屬氧化物石墨烯復(fù)合材料。
有益效果：
本發(fā)明方法在石墨烯片層上先引入導(dǎo)電聚合物后，然后摻雜上具有螯合金屬離子性能的有機(jī)酸，促使金屬離子富集在石墨烯表面，然后可以在石墨烯上大負(fù)載量地均勻生長(zhǎng)金屬氧化物，從而獲得金屬氧化物石墨烯復(fù)合材料，本發(fā)明為制備金屬氧化物石墨烯復(fù)合材料提供了一種新穎的方法。本發(fā)明制備方法可以很容易將金屬氧化物大負(fù)載量地復(fù)合在石墨烯表面，提高了石墨烯復(fù)合材料中金屬氧化物的含量，能更好地發(fā)揮金屬氧化物的性能，更充分地利用石墨烯的有效比表面積。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種金屬氧化物石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括下列步驟：
（1）將0.1重量份的氧化石墨烯、1.0重量份的苯胺單體、1.0重量份的檸檬酸均勻分散到100重量份的溶劑中，溶劑采用乙醇和水混合溶液，其體積比為乙醇：水=1；（2）將1.0重量份的過(guò)硫酸銨加入到上述溶液中，快速攪拌10分鐘后，在-5℃下反應(yīng)20小時(shí)；（3）將反應(yīng)產(chǎn)物抽濾，然后依次用蒸餾水、無(wú)水乙醇洗滌后，分散到氨水溶液中脫摻雜，然后再以1M的檸檬酸溶液再摻雜，最后產(chǎn)物在100℃下干燥3小時(shí)；（4）取1.0重量份的上述產(chǎn)物、1.0重量份可溶性金屬鐵鹽（由二氯化鐵和三氯化鐵，摩爾比為1：2均勻混合）均勻分散到100份水溶液中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫到95℃，一次性加入20重量份的濃氨水溶液，繼續(xù)加熱攪拌反應(yīng)5小時(shí)；（5）停止反應(yīng)，將最終產(chǎn)物抽濾洗滌，在100℃下干燥5小時(shí)。
實(shí)施例2
一種金屬氧化物石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括下列步驟：
（1）將1.0重量份的氧化石墨烯、0.1重量份的苯胺和鄰甲苯胺混合單體、0.1重量份的硫酸均勻分散到50重量份的溶劑中，溶劑采用乙醇和水混合溶液，其體積比為乙醇：水=4（2）將0.1重量份的過(guò)硫酸鉀加入到上述溶液中，快速攪拌10分鐘后，在0℃下反應(yīng)5小時(shí)；（3）將反應(yīng)產(chǎn)物抽濾，然后依次用蒸餾水、無(wú)水乙醇洗滌后，分散到氨水溶液中脫摻雜，然后再以1M的檸檬酸溶液再摻雜，最后產(chǎn)物在60℃下干燥5小時(shí)；（4）取0.1重量份的上述產(chǎn)物、0.1重量份可溶性金屬鹽（為硝酸鐵和硝酸錳，摩爾比為2：1均勻混合）均勻分散到100份水溶液中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫到90℃，一次性加入5重量份的濃氨水溶液，繼續(xù)加熱攪拌反應(yīng)2小時(shí)；（5）停止反應(yīng)，將最終產(chǎn)物抽濾洗滌，在80℃下干燥5小時(shí)。
實(shí)施例3
一種金屬氧化物石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括下列步驟：
（1）將1.0重量份的氧化石墨烯、1.0重量份的苯胺單體、1.0重量份的無(wú)機(jī)酸均勻分散到100重量份的溶劑中，溶劑采用乙醇和水混合溶液，其體積比為乙醇：水=2；（2）將1.0重量份的過(guò)硫酸銨加入到上述溶液中，快速攪拌5分鐘后，在~5℃下反應(yīng)20小時(shí)；（3）將反應(yīng)產(chǎn)物抽濾，然后依次用蒸餾水、無(wú)水乙醇洗滌后，分散到氨水溶液中脫摻雜，然后再以1M的酒石酸溶液再摻雜，最后產(chǎn)物在80℃下干燥3小時(shí)；（4）取0.5重量份的上述產(chǎn)物、0.5重量份可溶性金屬鹽（由硝酸鐵和硝酸鎳，摩爾比為2：1均勻混合）均勻分散到100份水溶液中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫到95℃，一次性加入10重量份的濃氨水溶液，繼續(xù)加熱攪拌反應(yīng)3小時(shí)；（5）停止反應(yīng)，將最終產(chǎn)物抽濾洗滌，在90℃下干燥3小時(shí)。
實(shí)施例4
一種金屬氧化物石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括下列步驟：
（1）將1.0重量份的氧化石墨烯、0.2重量份的苯胺和間甲苯胺混合單體、0.2重量份的無(wú)機(jī)酸均勻分散到80重量份的水中；（2）將0.2重量份的過(guò)硫酸銨加入到上述溶液中，快速攪拌5分鐘后，在0℃下反應(yīng)20小時(shí)；（3）將反應(yīng)產(chǎn)物抽濾，然后依次用蒸餾水、無(wú)水乙醇洗滌后，分散到氨水溶液中脫摻雜，然后再以1M的草酸溶液再摻雜，最后產(chǎn)物在80℃下干燥3小時(shí)；（4）取0.1重量份的上述產(chǎn)物、0.1重量份可溶性金屬鹽（為硝酸鐵、硝酸錳和硝酸鎳，摩爾比為4：1：1均勻混合）均勻分散到100份水溶液中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫到90℃，一次性加入5重量份的濃氨水溶液，繼續(xù)加熱攪拌反應(yīng)3小時(shí)；（5）停止反應(yīng)，將最終產(chǎn)物抽濾洗滌，在90℃下干燥3小時(shí)。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。