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石墨烯‑氧化锡锑复合材料及其干法制备方法技术

技术编号:15779578 阅读:89 留言:0更新日期:2017-07-08 21:37
本发明专利技术涉及石墨烯复合材料领域,且特别涉及一种石墨烯‑氧化锡锑复合材料及其干法制备方法。制备方法包括:将氧化石墨烯与氧化锡锑复合物以质量比为1:1‑10的比例混合并研磨后进行煅烧;其中煅烧时间为2‑4小时,煅烧温度为400‑800℃。该方法不需要外加任何表面活性剂、稳定剂以及溶剂,减少了后续处理工序及废液的产生。该材料具有良好的电化学性能。

Graphene antimony tin oxide composite material and preparation method of dry

The invention relates to the field of graphene composite materials, and particularly relates to a graphene antimony tin oxide composite material and preparation method of dry. The preparation method comprises the steps of graphene oxide and antimony tin oxide composite with the mass ratio of 1:1 10 mixed and grinded after calcination; wherein the calcination time is 2 4 hours, 400 calcination temperature 800 DEG C. The method does not need any surface active agent, stabilizer and solvent, thereby reducing the subsequent treatment process and the production of waste liquid. The material has good electrochemical performance.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯-氧化锡锑复合材料及其干法制备方法
本专利技术涉及石墨烯复合材料领域,且特别涉及一种石墨烯-氧化锡锑复合材料及其干法制备方法。
技术介绍
石墨烯是一种单原子厚度的二维的石墨碳纳米片层结构。由于其庞大的比表面积和非凡的导电性性能,石墨烯在生物医学方面和能源应用方面展现了非常巨大的潜力。目前,大量的研究都是采用将一种或两种过渡金属化合物沉积在石墨烯的表面,构建二元或多元功能化石墨烯复合材料,利用协同效应增强电子的转移和传递能力,进而提高其电化学性能。然而,这类材料都是通过还原氧化石墨烯的方法制备而来,还原过程中许多有毒试剂参与其中比如肼、硼氢化钠等。同时,现有的制备方法基本采用的都是溶剂热或液相反应等湿法(即存有一定溶剂),溶剂的存在会产生大量废液,增加后续工序比如固液分离、干燥,进而可能影响复合材料的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种干法制备石墨烯-氧化锡锑复合材料的方法,其不需要外加任何表面活性剂、稳定剂以及溶剂的情况下,只需使用进行研磨以及加热便可快速合成石墨烯-氧化锡锑复合材料。本专利技术的另一目的在于提供一种石墨烯-氧化锡锑复合材料,该复合材料结构稳定,其在能源、传感和其它电子器件领域有着广阔的应用前景。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的:本专利技术提出一种干法制备石墨烯-氧化锡锑复合材料的方法包括:将氧化石墨烯与氧化锡锑复合物以质量比为1:1-10的比例混合并研磨后进行煅烧;其中煅烧时间为2-4小时,煅烧温度为400-800℃。本专利技术提出一种石墨烯-氧化锡锑复合材料,其通过上述制备方法制备得到。本专利技术干法制备石墨烯-氧化锡锑复合材料的方法的有益效果是:该制备方法通过氧化锡锑复合物、氧化石墨烯混合并研磨后煅烧反应能够制备得到石墨烯-氧化锡锑复合材料。在整个制备过程中在没有添加任何表面活性剂、稳定剂以及溶剂的情况下,只需探索起始原料的配比、反应温度和反应时间,即可快速合成石墨烯-氧化锡锑复合材料,减少了废液产生和后续处理工序。整个制备方法操作简单、成本低、周期短,易于工业化生产。而制备得到的石墨烯-氧化锡锑复合材料为片状结构,具有良好的电化学性能,能够进一步用于制作超级电容器的电极材料。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,以下将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例1制备得到的石墨烯-氧化锡锑复合材料的TEM图;图2为本专利技术实施例1制备得到的石墨烯-氧化锡锑复合材料的XRD图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。在本专利技术的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面对本专利技术实施例的石墨烯-氧化锡锑复合材料及其干法制备方法进行具体说明。本专利技术实施例提供的一种干法制备石墨烯-氧化锡锑复合材料的方法,以重量份计:S1、制备氧化石墨烯;S1.1、将20-35浓硫酸、3-5份鳞片石墨、10-15份高锰酸钾混合并加热得到第一混合溶液;采用上述比例的浓硫酸、高锰酸钾以及鳞片石墨,浓硫酸和高锰酸钾能够有效的氧化鳞片石墨生产氧化石墨烯。若是浓硫酸、高锰酸钾和鳞片石墨添加的比例低于或高于该比例则不能得到性能良好的氧化石墨烯。本专利技术实施例采用的是鳞片石墨而非一般的石墨,是因为鳞片石墨具有多孔结构且其疏松,有利于浓硫酸和高锰酸钾加热过程中在石墨层间插入羧基和羟基等含氧基团形成氧化石墨烯。而一般的石墨结构紧致,在与浓硫酸和高锰酸钾反应之前,要先将一般的石墨鳞片具有多孔结构,但在鳞片过程中不能保证其每个部分鳞片的程度一致,进而影响后续其与浓硫酸和高锰酸钾的反应,降低了生产的氧化石墨烯的性能,导致氧化石墨烯水体分散液中氧化石墨烯的性质不一致,最终使得生成的复合材料性质不一。所用浓硫酸质量百分比为98%。进一步优选地,鳞片石墨的粒径为1-3微米。鳞片石墨的粒径位于此范围时,有利于鳞片石墨与浓硫酸、高锰酸钾反应制备得到粒径适宜的氧化石墨烯,进而便于氧化石墨烯还原所得石墨烯与氧化锡锑复合物反应得到石墨烯-氧化锡锑复合材料,进而保证了复合材料相关性能的优良、稳定性以及一致性。进一步地优选地,将浓硫酸和鳞片石墨混合后再缓慢的将高猛酸钾加入浓硫酸与鳞片石墨的混合物中。由于浓硫酸和高锰酸钾氧化鳞片石墨的本质是得到氧化石墨烯,而浓硫酸和高锰酸钾反应得到氧化性更强的七氧化二锰,保证了氧化石墨烯的生成量、效率以及纯度等。根据化学反应动力学可知,将高锰酸钾加入到浓硫酸中,反应液中浓硫酸含量高,加入的高锰酸钾立刻与浓硫酸反应得到七氧化二锰。而若是将浓硫酸加入到高锰酸钾中,反应液中高锰酸钾含量高,则是形成高锰酸钾的酸性溶液,而未进行反应生成七氧化二锰,影响氧化石墨烯的生成。进一步地,加热浓硫酸、高锰酸钾与鳞片石墨的混合物是将采用水浴进行加热,并升温至55-65℃,保持3-5h。由于直接加热,可能导致混合物受热不均,进而影响氧化石墨烯的生成,而采用水浴加热,混合物各部分受到加热的程度均匀且一致,保证了氧化石墨烯生成的一致性。升温至55-65℃,是为浓硫酸、高锰酸钾和鳞片石墨发生氧化反应提供必要的反应条件,若不进行加热处理,则鳞片石墨不能进行反应。而若是加热温度过高则可能导致高锰酸钾被氧化,进而影响反应的进程。需要说明的是,本专利技术实施例所说的混合,采用的为现有的电动机械搅拌。S1.2、将第一混合溶液加入到20-40份冰水后,加入60-80份双氧水直至第一混合溶液变为金黄色;浓硫酸与水混合时会发出大量的热,若将水加入到浓硫酸中,由于水的密度小于浓硫酸,水位于浓硫酸溶液上层,此时,放出的大量的热,将会容易使水溅出,进而伤到实验者。因此,需要将第一混合溶液加入到水中。所用双氧水质量百分比为30%。由于浓硫酸、高锰酸钾和氧化石墨烯反应为放热反应,反应结束后温度过高,而采用冰水一是为了降低第一混合溶液的温度;二是为了将浓硫酸稀释为稀硫酸,防止浓硫酸腐蚀已生成的氧化石墨烯;三是为了水解氧化石墨烯内的嵌入的小分子物质,进而得到氧化石墨烯,即起到中止反应的作用。采用上述比例的冰水能够将水解反应进行彻底,将氧化石墨烯内嵌入的小分子基本均去除,同时,保证了生成的氧化石墨烯的稳定性。加入冰水后再加入双氧水是为了去除剩余的硫酸和高锰酸钾,同时双氧水和硫酸、高锰酸钾反应生成气体,进一步将氧化石墨烯的分子孔隙撑大,便于后期氧化石墨烯还原所得石墨烯与亚锡化合物和锑化合物反应得到复合材料。第一混合溶液的颜色变为金黄色表明高锰酸钾已被去除完全。采用上述比例的双氧水能够恰好将高锰酸钾去除,而不会添加多余的双氧水,破坏氧化石墨烯的结构,影响其性能。S1.3、将第一混合溶液与双氧水反应结束得到的第二混合溶液静置20-30小时后进行固液分离;第一混合溶液与双氧水反应结束得到了纯的单一的氧化石墨烯,氧化石墨烯为固体,能够沉降到第二混合溶液的底部,而第二混合溶液内含有的则是其余的杂质。因此,采用静置,使得氧化石墨烯全部沉降到第二混合溶液底部,便于后期固液分离去除上清液得到本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种干法制备石墨烯‑氧化锡锑复合材料的方法,其特征在于,包括:将氧化石墨烯与氧化锡锑复合物以质量比为1:1‑10的比例混合并研磨后进行煅烧;其中煅烧时间为2‑4小时,煅烧温度为400‑800℃。

【技术特征摘要】
1.一种干法制备石墨烯-氧化锡锑复合材料的方法,其特征在于,包括:将氧化石墨烯与氧化锡锑复合物以质量比为1:1-10的比例混合并研磨后进行煅烧;其中煅烧时间为2-4小时,煅烧温度为400-800℃。2.根据权利要求1所述的干法制备石墨烯-氧化锡锑复合材料的方法,其特征在于,所述氧化石墨烯与所述氧化锡锑复合物混合是将亚锡化合物与锑化合物混合后与所述氧化石墨烯混合。3.根据权利要求2所述的干法制备石墨烯-氧化锡锑复合材料的方法,其特征在于,所述氧化石墨烯与所述氧化锡锑复合物研磨是将所述氧化石墨烯与所述亚锡化合物和所述锑化合物混合得到的混合物在球磨机内进行研磨。4.根据权利要求3所述的干法制备石墨烯-氧化锡锑复合材料的方法,其特征在于,所述球磨机的球的直径为30和50毫米,研磨的转速为最大转速的76-88%,研磨的时间为20~60min。5.根据权利要求2-4任意一项所述的干法制备石墨烯-氧化锡锑复合材料的方法,其特征在于,所述亚锡化合物为二水氯化亚锡,所述锑化合物为氯化锑。6.根据权利要求5所述的干法制备石墨烯-氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员:王文娟李峰王伟
申请(专利权)人:盐城工学院
类型:发明
国别省市:江苏,32

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