[发明专利]一种二维限域冰及其制备方法

说明书

本发明的一种二维限域冰及其制备方法，属于纳米材料制备的技术领域。所述的冰限域于GO层间，常温常压条件下稳定存在，且为二维有序结构。制备方法包括将氧化石墨烯抽真空、喷雾吸水、再抽真空等步骤。本发明方法简单，操作方便，制备的限域体系中的冰结构，可以在常温常压条件下稳定存在于正常空气环境中。本发明对于解决二维限域体系下关于限域水结构的争议、拓展人们对冰存在条件的认识，以及对于人类深入认识自然和生命现象具有重要的科学意义。

技术领域

本发明属于纳米材料制备的技术领域。具体涉及以纳米限域技术制备一种常温常压下稳定存在的冰的新方法。

背景技术

常温常压下，水是一种无色无味的透明液体，是自然界中最常见的物质之一，广泛分布于江、河、湖、泊、极地冰川、大气和地下等地方。水是生命体最重要的组成部分，是生命存在的重要资源。由于其在物理、化学、生物、地质学和气象学等领域的重要科学地位，一直以来都受到众多科研工作者的极大关注。

水仅由氢氧两种元素组成，但其结构极其丰富，其化学式是H₂O。水的存在形式的研究，对于人类认识生命和自然现象具有重要意义。水的相图极其丰富，目前为止，水的固态相至少存在15种晶体结构和3种非晶结构，这些冰的获得，通常需要满足高压或低温条件。然而，近年来，随着纳米科技的进步，人们逐渐认识到限域体系中的水，常温常压条件下就可以形成固态冰结构，其中，具有代表性的工作是Algara-Siller等人报道的两个石墨烯片层间水分子形成方形冰结构，但该结果仍然存在很大质疑。目前对于限域水的存在形式(常温常压条件)这个最基本的问题仍然未形成统一认识。有的研究表明限域水的结冰温度要低于体相水，并发现碳纳米管内的水在50K仍然保持液体状态，而有的研究则表明碳管中的水分子在常温常压下就能形成冰的结构。

近年来科学家预测，一些奇异的生命现象(如高温高压/低温环境中生命体的存在)与细胞内限域水的特殊结构和相变规律密切相关。在纳米科学与技术领域，限域水存在形式的研究对促进含水环境下纳米设备的发展有巨大贡献。因此对于水的存在形式研究，不仅有助于深入认识水的结构和性质、理解生命体的活动，而且对纳米材料领域内独特的物理化学过程及含水环境下纳米设备的发展具有重要意义。

发明内容

为了克服背景技术中存在的不足，本发明提供一种限域体系下能够常温常压存在的二维结构的冰，以及这种二维限域冰的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种二维限域冰，其特征为：所述的冰限域于氧化石墨烯(GO)层间，常温常压条件下稳定存在，且为二维有序结构。

一种二维限域冰的制备方法，有以下步骤：

1)：将氧化石墨烯抽真空16小时以上，得到干燥的氧化石墨烯限域模板；

2)：喷洒水雾到干燥的氧化石墨烯限域模板表面，2分钟后得到吸水饱和的氧化石墨烯；

3)：将步骤2)得到的吸水氧化石墨烯置于抽真空系统，抽真空1小时，除去氧化石墨烯表面物理吸附的水分子和氧化石墨烯层间的液态水分子，得到常温常压下限域于氧化石墨烯层间的冰。

有益效果：

1、本发明方法简单，操作方便。

2、本发明制备的限域体系中的冰结构，可以在常温常压条件下稳定存在于正常空气环境中。

3、本发明对于解决二维限域体系下关于限域水结构的争议、拓展人们对冰存在条件的认识，以及对于人类深入认识自然和生命现象具有重要的科学意义。

附图说明

图1为GO抽真空前后的红外吸收谱图。

图2为GO抽真空前后的XRD谱图。