[发明专利]一种rGO/Fe2O3纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料的生产领域，具体来说，本发明涉及一种rGO/Fe₂O₃纳米复合材料的制备方法。

背景技术

三氧化二铁，俗称“赤铁矿”，是种常见的铁氧化物。氧化铁结构为刚玉型，禁带宽度为2.2 eV，在可见光下具有很强的吸收，是一种重要的n型半导体材料。它具有合成成本低廉，抗腐烛能力强，环境污染小等优点，因此被广泛应用于磁性记录、铁氧体的制备原料等。纳米尺寸的由于具有纳米材料的比表面积大、尺寸小等特点，致使在化学性质上有更胜于块体氧化铁，如化学性质更稳定、催化活性高，还具有耐光、对紫外线屏蔽等性能。因此纳米氧化铁被广泛用于化学催化，光催化，环境处理，锂电池，超级电容器材料以及临床医疗等方面，近年来更是得到大量应用。李扬等(李扬, 班会涛,杨慕杰. 聚苯胺/氧化铁纳米复合电阻型材料传感器及其制备方法[P].中国专利: CN201510506166.5)制备出了聚苯胺/氧化铁纳米复合电阻型材料传感器，可广泛应用于工农业生产过程及大气环境中氨气浓度的精确测量与控制。

石墨烯是一种特殊能带结构的零带隙半导体材料，作为二维片层状结构的碳族材料，石墨烯表现出很多新奇的物理特性,从一发现就成为人们研究的最热门领域之一。不同于其他碳材料,石墨烯的物性认识、宏量制备方法以及其在器件应用方面的研究都有待深入拓展。石墨烯受到如此的关注和重视，主要是因为它作为一种能够在室温下稳定存在的二维平面材料，具有许多不同于块体材料的特殊性质。这些优异性质使它在基础研究中有着重要的研究前景，并且蕴藏着巨大的应用价值。王振中（王振中. 一种石墨烯与纳米银的复合方法[P].中国专利: CN201510023099.1）发明了一种石墨烯与纳米银的复合方法，得到目标基底层/石墨烯层/纳米银层复合薄膜，能够有效降低纳米银与石墨烯的接触电阻，进而提高了复合薄膜的导电性。

发明内容

本发明在于提供一种rGO/Fe₂O₃纳米复合材料的制备方法。本方法成本低廉，工艺简单，无污染。

本发明的技术方案是：将一定量的氢氧化钠和氯化铁溶解在水中形成溶液，然后采用沉淀老化法得到立方体Fe₂O₃纳米材料；将立方体Fe₂O₃分散到去离子水中，加入APTES，采用水浴法对Fe₂O₃进行表面改性，然后将Fe₂O₃与氧化石墨烯混合，超声分散后放入高压釜中进行水热反应，洗涤杂质离子、冷冻干燥后即可制备出rGO/Fe₂O₃纳米复合材料。具体的实施方案如下：

（1）将NaOH和FeCl₃分别溶解于50 ml水中，然后将NaOH和FeCl₃的溶液混合，在75 ℃下水浴搅拌5 min，其中NaOH的浓度为1-5 mol/L，FeCl₃的浓度为1-5 mol/L，且控制FeCl₃与NaOH的摩尔比为1:3，将所得混合溶液在100-200 ℃下老化96小时，然后利用离心机进行固液分离，并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤，得到立方体Fe₂O₃纳米材料；

（2）称取一定质量步骤（1）所得的Fe₂O₃，超声均匀分散在50 ml乙醇溶液中，再加入一定量的用氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，在60 ℃下搅拌4 h，将沉淀用乙醇离心洗涤数次，在60 ℃下烘干，其中控制Fe₂O₃的质量体积比为：1-2 mg/mL，且控制Fe₂O₃与APTES的摩尔比为(100-200):1；