[发明专利]一种二氧化锰/石墨烯复合介孔纳米球的制备方法及产品

说明书

本发明涉及一种二氧化锰/石墨烯复合介孔纳米球的制备方法及产品，属于复合介孔纳米材料技术领域。本发明主要将惰性纳米氧化物封装的石墨烯(rGO)和四水合四氯化锰在碱性的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与氢氧化钠的混合水溶液中进行水热反应，再加入还原剂乙二醇进行氧化还原反应，制备得到二氧化锰/石墨烯(rGO@MnO₂)复合介孔纳米球，本发明的制备方法简单，容易操作，制备得到的二氧化锰/石墨烯(rGO@MnO₂)复合介孔纳米球中MnO₂纳米颗粒均匀分散在rGO上，介孔纳米球的平均粒径约为500～800nm，作为流行的防腐材料，在rGO环氧涂层的基础上，rGO@MnO₂环氧涂层的防腐性能更好。

技术领域

本发明属于复合介孔纳米材料技术领域，涉及一种二氧化锰/石墨烯复合介孔纳米球的制备方法及产品。

背景技术

石墨烯是一种新型二维蜂窝状结构的超薄碳材料，具有优异的抗渗性、导电性、化学稳定性、力学性能和导热性等，因此其在防腐涂料领域备受关注。大量的研究指出石墨烯用于防腐涂层能够有效阻隔金属与腐蚀介质间的化学反应。因此，石墨烯防腐涂层应该具有无孔且具有足够的强度的特点，从而防止划痕和产生裂缝。但是从工程技术的角度上，在复杂的金属基底上制备连续无缝的石墨烯涂层是难以实现的。

采用惰性纳米氧化物封装的石墨烯(rGO)是抑制石墨烯腐蚀、促进活性的另一个简便的解决方案，其中惰性纳米氧化物壳可以阻止石墨烯－金属连接并且有效地避免局部微电流腐蚀。

纳米二氧化锰(MnO₂)由于耐磨性好、机械强度高、化学性质稳定，对防腐涂料各方面性能的提升都有比较理想的效果。

因此，有必要将纳米二氧化锰(MnO₂)和惰性纳米氧化物封装的石墨烯(rGO)进行联合已解决石墨烯在防腐涂层应用中的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种二氧化锰/石墨烯复合介孔纳米球的制备方法；本发明的目的之二在于提供一种二氧化锰/石墨烯复合介孔纳米球。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种二氧化锰/石墨烯复合介孔纳米球的制备方法，所述制备方法具体如下：

将惰性纳米氧化物封装的石墨烯(rGO)分散于含有十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与氢氧化钠的混合水溶液中，超声处理后加入四水合四氯化锰，然后滴加氢氧化钠溶液调节pH值为10～11，进行水热反应冷却后，加入还原剂乙二醇反应，之后利用无水乙醇、去离子水对产物离心洗涤，干燥后制得二氧化锰/石墨烯(rGO@MnO₂)复合介孔纳米球。

优选的，所述惰性纳米氧化物封装的石墨烯(rGO)按照如下方法制备：

将氧化介孔纳米球石墨烯(GO)加入碱性溶液(NaOH、氨水或三乙胺)至pH＝10，然后加入还原剂反应至溶液的pH为5.5～6.5，过滤得到粗产物；

再依次利用无水乙醇、去离子水对粗产物进行离心洗涤，干燥后即可得到惰性纳米氧化物封装的石墨烯(rGO)。

进一步优选的，所述氧化介孔纳米球石墨烯通过改进的Hummers法氧化石墨粉制备，具体的制备方法如下：冰浴下将硝酸钠与石墨粉加入到浓硫酸中，加入高锰酸钾反应2～2.5h后得到原液，然后加入去离子水进行稀释，再加入双氧水氧化5～8min，之后依次利用酸性溶液和去离子水多次洗涤、离心后冷冻干燥，制得氧化介孔纳米球石墨烯(GO)。

进一步优选的，所述硝酸钠、石墨粉、浓硫酸、高锰酸钾与双氧水的质量体积比为1.0～3.0:3.0～4.5:138:18.0～21.0:22.5，g:g:mL:g:mL；

所述去离子水与原液的体积比为1:2～5；