一种光电降解用的石墨烯纳米层制造技术

本发明专利技术公开了一种光电降解用的石墨烯纳米层，其配方如下：石墨100份、分散剂10‑15份、改性剂2‑8份、乙醇水溶液150‑200份、石墨膨胀液120‑150份、氧化液110‑170份、羧酸改性剂18‑26份。本发明专利技术有效修复石墨烯的孔洞、空位缺陷等，大大提高了石墨烯纳米层的传导效率，增加光电降解速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于石墨烯
，具体涉及一种光电降解用的石墨烯纳米层。
技术介绍
石墨烯（Graphene）是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。在2015年末硼烯发现之前，石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。石墨烯的孔洞、空位缺陷等问题影响着石墨烯的电子传导速度，以及热量传导速度，大大制约其降解效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光电降解用的石墨烯纳米层，本专利技术有效修复石墨烯的孔洞、空位缺陷等，大大提高了石墨烯纳米层的传导效率，增加光电降解速率。一种光电降解用的石墨烯纳米层，其配方如下：石墨100份、分散剂10-15份、改性剂2-8份、乙醇水溶液150-200份、石墨膨胀液120-150份、氧化液110-170份、羧酸改性剂18-26份。所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基硫酸钠。所述改性剂采用纳米碳酸钙。所述乙醇水溶液中的乙醇含量为30-76%。所述石墨膨胀液采用加有过二硫酸钾和五氧化二磷的浓硫酸溶液，所述过二硫酸钾、五氧化二磷和浓硫酸的质量比为1：1-1.2:3-6。所述氧化液采用加有壳聚糖、高锰酸钾的乙酸水溶液，所述壳聚糖为0.2-0.35g/L，高锰酸钾为0.3-0.55g/L，所述乙酸水溶液的乙酸含量为5-11%。所述羧酸改性剂采用短碳链不饱和羧酸。所述石墨烯纳米层的制备方法，其步骤如下：步骤1，按要求称取石墨材料，将其进行粉碎，粉碎颗粒达到纳米级；步骤2，将粉碎化的石墨材料放置在乙醇水溶液中，加入分散剂、树脂、改性剂，超声，得到石墨悬浊液；步骤3，将石墨悬浊液喷涂在基材上，形成纳米石墨层；步骤4，带有纳米石墨层的基材放置在烘箱内烘干，中温煅烧，形成均匀膜层；步骤5，将带有纳米石墨膜层的基材放置在石墨膨胀液中反应，过滤水洗，得到纳米石墨膨胀膜；步骤6，将带有纳米石墨膨胀膜的基材放置在氧化液中，加入羧酸改性剂反应，得到纳米级石墨烯改性膜。所述步骤2中的超声频率为15-30MHz，超声时间为30-60min，超声在冰浴条件下进行。所述步骤3中的喷涂速率为10-25mg/cm2。所述步骤4中个烘干温度为60-80℃，煅烧温度为200-250℃，煅烧时间为2-6h。所述步骤5中的石墨膨胀液中的反应时间为2-3h，所述步骤6中的氧化液中的反应时间为1-2h。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术采用的配方中多次采用乙醇水溶液与乙酸水溶液能够大大增加成膜效果，同时也改变水溶液的成膜性差的问题。2、本专利技术石墨烯纳米层的制备方法能有效修复石墨烯的缺陷（纳米级的孔洞、原子级的空位等），能够大大提高了粘附性，以及石墨烯表层的连接性，大大提高了导热性、导电性能等，能够有效的提高光电降解作用。3、本专利技术采用石墨材料的膜层进行膨胀处理和氧化处理，能够在膨胀过程中，增加石墨间距，保证石墨烯的生成率，增加石墨烯的表面积，同时将膨胀后收缩，能够大大提高石墨烯之间的紧密连接效果，从而提高光电降解效果。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述：实施例1一种光电降解用的石墨烯纳米层，其配方如下：石墨100份、分散剂10份、改性剂2份、乙醇水溶液150份、石墨膨胀液120份、氧化液110份、羧酸改性剂18份。所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。所述改性剂采用纳米碳酸钙。所述乙醇水溶液中的乙醇含量为30%。所述石墨膨胀液采用加有过二硫酸钾和五氧化二磷的浓硫酸溶液，所述过二硫酸钾、五氧化二磷和浓硫酸的质量比为1:1:3。所述氧化液采用加有壳聚糖、高锰酸钾的乙酸水溶液，所述壳聚糖为0.2g/L，高锰酸钾为0.3g/L，所述乙酸水溶液的乙酸含量为5%。所述羧酸改性剂采用短碳链不饱和羧酸。所述石墨烯纳米层的制备方法，其步骤如下：步骤1，按要求称取石墨材料，将其进行粉碎，粉碎颗粒达到纳米级；步骤2，将粉碎化的石墨材料放置在乙醇水溶液中，加入分散剂、树脂、改性剂，超声，得到石墨悬浊液；步骤3，将石墨悬浊液喷涂在基材上，形成纳米石墨层；步骤4，带有纳米石墨层的基材放置在烘箱内烘干，中温煅烧，形成均匀膜层；步骤5，将带有纳米石墨膜层的基材放置在石墨膨胀液中反应，过滤水洗，得到纳米石墨膨胀膜；步骤6，将带有纳米石墨膨胀膜的基材放置在氧化液中，加入羧酸改性剂反应，得到纳米级石墨烯改性膜。所述步骤2中的超声频率为15MHz，超声时间为30min，超声在冰浴条件下进行。所述步骤3中的喷涂速率为10mg/cm2。所述步骤4中个烘干温度为60℃，煅烧温度为200℃，煅烧时间为2h。所述步骤5中的石墨膨胀液中的反应时间为2h，所述步骤6中的氧化液中的反应时间为1h。实施例2一种光电降解用的石墨烯纳米层，其配方如下：石墨100份、分散剂15份、改性剂8份、乙醇水溶液200份、石墨膨胀液150份、氧化液170份、羧酸改性剂26份。所述分散剂采用十二烷基硫酸钠。所述改性剂采用纳米碳酸钙。所述乙醇水溶液中的乙醇含量为76%。所述石墨膨胀液采用加有过二硫酸钾和五氧化二磷的浓硫酸溶液，所述过二硫酸钾、五氧化二磷和浓硫酸的质量比为1:1.2: 6。所述氧化液采用加有壳聚糖、高锰酸钾的乙酸水溶液，所述壳聚糖为0.35g/L，高锰酸钾为0.55g/L，所述乙酸水溶液的乙酸含量为11%。所述羧酸改性剂采用短碳链不饱和羧酸。所述石墨烯纳米层的制备方法，其步骤如下：步骤1，按要求称取石墨材料，将其进行粉碎，粉碎颗粒达到纳米级；步骤2，将粉碎化的石墨材料放置在乙醇水溶液中，加入分散剂、树脂、改性剂，超声，得到石墨悬浊液；步骤3，将石墨悬浊液喷涂在基材上，形成纳米石墨层；步骤4，带有纳米石墨层的基材放置在烘箱内烘干，中温煅烧，形成均匀膜层；步骤5，将带有纳米石墨膜层的基材放置在石墨膨胀液中反应，过滤水洗，得到纳米石墨膨胀膜；步骤6，将带有纳米石墨膨胀膜的基材放置在氧化液中，加入羧酸改性剂反应，得到纳米级石墨烯改性膜。所述步骤2中的超声频率为30MHz，超声时间为60min，超声在冰浴条件下进行。所述步骤3中的喷涂速率为25mg/cm2。所述步骤4中个烘干温度为60-80本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电降解用的石墨烯纳米层，其配方如下：石墨100份、分散剂10‑15份、改性剂2‑8份、乙醇水溶液150‑200份、石墨膨胀液120‑150份、氧化液110‑170份、羧酸改性剂18‑26份。

【技术特征摘要】
1.一种光电降解用的石墨烯纳米层，其配方如下：石墨100份、分散剂10-15份、改性剂2-8份、乙醇水溶液150-200份、石墨膨胀液120-150份、氧化液110-170份、羧酸改性剂18-26份。2.根据权利要求书1所述的一种光电降解用的石墨烯纳米层，其特征在于，所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基硫酸钠。3.根据权利要求书1所述的一种光电降解用的石墨烯纳米层，其特征在于，所述改性剂采用纳米碳酸钙。4.根据权利要求书1所述的一种光电降解用的石墨烯纳米层，其特征在于，所述乙醇水溶液中的乙醇含量为30-76%。5.根据权利要求书1所述的一种光电降解用的石墨烯纳米层，其特征在于，所述石墨膨胀液采用加有过二硫酸钾和五氧化二磷的浓硫酸溶液，所述过二硫酸钾、五氧化二磷和浓硫酸的质量比为1：1-1.2:3-6。6.根据权利要求书1所述的一种光电降解用的石墨烯纳米层，其特征在于，所述氧化液采用加有壳聚糖、高锰酸钾的乙酸水溶液，所述壳聚糖为0.2-0.35g/L，高锰酸钾为0.3-0.55g/L，所述乙酸水溶液的乙酸含量为5-11%。7.根据权利要求书1所述的一种光电降解用的石墨烯纳米层，其特征在于，所述羧酸改性剂采用短碳链...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33