[发明专利]一种氧化石墨烯金属纳米片复合材料的制备方法

说明书

本发明提出一种氧化石墨烯金属纳米片复合材料的制备方法，所述方法包括如下：1)在玻璃基底上均匀的涂敷氧化石墨烯浆料，在低温环境下干燥形成氧化石墨烯薄膜；2)将形成氧化石墨烯薄膜的玻璃基底放入等离子刻蚀机，对氧化石墨烯薄膜进行氧等离子体刻蚀；3)将经过等离子体刻蚀后的氧化石墨烯薄膜从玻璃基底上取下，置于磁控溅射炉中，选择特定的金属靶材，在氧化石墨烯薄膜表面进行磁控溅射，得到氧化石墨烯金属纳米粒子复合膜；4)将得到的氧化石墨烯金属纳米粒子复合膜，置于水中浸泡一段时间后，超声分散，得到氧化石墨烯金属纳米片分散液；5)将得到的氧化石墨烯金属纳米片分散液冷冻干燥后得到氧化石墨烯金属纳米片复合材料。

技术领域

本发明属于石墨烯复合材料制备领域，具体涉及一种氧化石墨烯金属纳米片复合材料的制备方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料[1]。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。而氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，其颜色为棕黄色，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可与多种高分子材料制备形成符合材料，例如以氧化石墨烯为原料，制备石墨烯/环氧树脂复合材料、石墨烯导电防腐涂料、石墨烯增强聚氨酯等，因此对氧化石墨烯的应用研究一直如火如荼。金属纳米粒子因为其优良的性能以及与其他材料复合时表现出来的独特性能收到广泛的关注，在催化剂、电磁功能材料、吸波材料、传感器元件材料、纳米复合材料方面具有广阔的应用前景。如果能在氧化石墨烯上负载各种金属纳米粒子，构筑氧化石墨烯金属纳米片复合材料，将充分利用和发挥二者的优势，在保留氧化石墨烯官能团丰富的特性，实现材料的高性能化和多功能化，以及在更高层次上的材料可设计性，赋予氧化石墨烯更多的优势，例如选择性的设计导电性或者导热绝缘性或者电磁屏蔽性能等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化石墨烯金属纳米片复合材料的制备方法，在氧化石墨烯上负载各种金属纳米粒子，得到氧化石墨烯金属纳米片复合材料，旨在保留氧化石墨烯官能团丰富的特性，赋予氧化石墨烯更多的优势，例如选择性的设计导电性或者导热绝缘性或者电磁屏蔽性能等。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种氧化石墨烯金属纳米片复合材料的制备方法，如图1所示，所述方法包括如下：

1)在玻璃基底上均匀的涂敷氧化石墨烯浆料，在一定环境温度下干燥形成氧化石墨烯薄膜；

2)将步骤1)形成的氧化石墨烯薄膜的玻璃基底放入等离子刻蚀机，对氧化石墨烯薄膜进行氧等离子体刻蚀，增加氧化石墨烯薄膜表面的活性；

3)将步骤2)经过等离子体刻蚀后的氧化石墨烯薄膜从玻璃基底上取下，置于磁控溅射炉中，选择特定的金属靶材，在氧化石墨烯薄膜表面进行磁控溅射，得到氧化石墨烯金属纳米粒子复合膜；

4)将步骤3)得到的氧化石墨烯金属纳米粒子复合膜，置于水中浸泡一段时间后，超声分散，得到氧化石墨烯金属纳米片分散液；

5)将步骤4)得到的氧化石墨烯金属纳米片分散液冷冻干燥后得到氧化石墨烯金属纳米片复合材料。

其中，所述方法还包括控制在玻璃基底上形成是氧化石墨烯薄膜的厚度以及在氧化石墨烯薄膜表面进行磁控溅射的时间，来控制氧化石墨烯金属纳米片复合材料的成分比。如在氧化石墨烯薄膜厚度为1微米时，磁控溅射10秒，氧化石墨烯和金属纳米粒子的质量比为100：1；磁控溅射40秒，氧化石墨烯和金属纳米粒子的质量比为100：4；在氧化石墨烯薄膜厚度为5微米时，磁控溅射60秒，氧化石墨烯和金属纳米粒子的质量比为100：1；磁控溅射360秒，氧化石墨烯和金属纳米粒子的质量比为100：7；在氧化石墨烯薄膜厚度为10微米时，磁控溅射120秒，氧化石墨烯和金属纳米粒子的质量比为100：1；磁控溅射720秒，氧化石墨烯和金属纳米粒子的质量比为100：10。