Ag/PAM/PPy/GO复合材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种Ag/PAM/PPy/GO复合材料的制备方法，包括：1)首先利用hummer法，合成氧化石墨烯，用聚吡咯通过氢键和氧化石墨烯结合得到聚吡咯/氧化石墨烯，再将氯丙烯通过取代反应接在聚吡咯/氧化石墨烯表面上，得中间体A；再以丙烯酰胺为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，引发丙烯酰胺在中间体A表面发生乙烯基聚合反应，得PAM/PPy/GO；2)将PAM/PPy/GO与AgNO

Preparation methods and applications of Ag/PAM/PPy/GO Composites

Including the method, the invention discloses a preparation of Ag/PAM/PPy/GO composite materials: 1) using Hummer method, synthesis of graphene oxide, combined with polypyrrole polypyrrole / graphene oxide by hydrogen bonding and graphene oxide, then by substitution reaction of allyl chloride in polypyrrole / graphene oxide on the surface of the intermediate A; then using acrylamide as monomer, two azo AIBN as initiator, acrylamide initiated by PAM/PPy/GO A in the intermediate surface of vinyl polymerization; 2) PAM/PPy/GO and AgNO

【技术实现步骤摘要】
Ag/PAM/PPy/GO复合材料的制备方法及其应用
本专利技术属于化学合成领域，具体地涉及一种Ag/PAM/PPy/GO复合材料的制备方法及其对对硝基苯酚(4-NP)的催化还原。
技术介绍
近年来，随着纳米科技的发展，贵金属纳米粒子因其在电子器件、光学材料、医药、废水处理、催化剂等方面的优异性能而受到广泛关注。而银纳米粒子因其比其他金属有着更为低廉的成本受到格外关注。为了防止银纳米粒子团聚以及提高其性能，一般将银纳米颗粒负载在载体上，如活性炭、碳纳米管、沸石、二氧化硅、氧化铝和聚合物等。对硝基苯酚是一种工业废弃物和农业废水中的污染物，而它的还原产物多氨基苯酚则毒性很小。并且，对氨基苯酚还是生产止痛剂和退烧药比如扑热息痛和非那西汀的重要中间体，除此之外，它还大量应用于显影剂、阻蚀剂、防腐剂、染发剂等各类试剂。因此，将对硝基苯酚还原成对氨基苯酚有着很重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是制备一种Ag/PAM/PPy/GO复合材料，解决银纳米粒子的易团聚的问题，并利用银纳米粒子和PAM/PPy/GO复合材料的协同作用增加了催化剂的催化效率。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种Ag/PAM/PPy/GO复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)首先利用hummer法，合成氧化石墨烯GO，之后用聚吡咯通过氢键和氧化石墨烯GO结合得到聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO，再将氯丙烯通过取代反应接在聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO表面上，得中间体A；再以丙烯酰胺为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，引发丙烯酰胺在中间体A表面发生乙烯基聚合反应，得丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片；2)将丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片与AgNO3溶液混合均匀，以硼氢化钠为还原剂，在PAM/PPy/GO表面原位还原Ag+，得到负载银纳米粒子的聚丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片Ag/PAM/PPy/GO。所述的制备方法，步骤1)具体包括，1.1)合成氧化石墨烯，将石墨和硝酸钠加入位于冰水浴中并盛有硫酸的三口瓶中，搅拌均匀后缓慢加入高锰酸钾，32～38℃反应30-40分钟后，室温下静止5-6天；然后用温水稀释，滴加过氧化氢至溶液呈亮黄色，离心洗涤至中性，干燥，得到氧化石墨烯GO；1.2)合成聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO，将氧化石墨烯GO和吡咯单体加入到去离子水中，超声分散，再加入氯化铁，继续超声30-40分钟，产物用去离子水和乙醇离心洗涤，放入50-60℃真空干燥24小时，得到聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO；1.3)合成中间体A，将氯丙烯，氢氧化钾和聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO分散于N-N二甲基甲酰胺DMF中，60-70℃回流24-30h，用水和乙醇离心洗涤，干燥，得到中间体A；1.4)合成聚丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片PAM/PPy/GO，分别将中间体A、丙烯酰胺单体和偶氮二异丁腈超声分散于乙醇中，氮气保护下，70-80℃回流6-7小时，最后用去离子水和乙醇离心洗涤，50℃真空干燥24小时后，得到聚丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片。所述的制备方法，步骤1.2)聚吡咯PPy和氯化铁的摩尔比为1:3；聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO和氯丙烯质量比为3:5。所述的制备方法，步骤1.4)丙烯酰胺AM和中间体A的质量比为1:5。所述的制备方法，步骤2)AgNO3与丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片的质量比为2:1。一种所述方法制备的Ag/PAM/PPy/GO复合材料作为催化剂在催化还原对硝基苯酚4-NP上的应用。所述的应用，将新配置的硼氢化钠溶液加入到对硝基苯酚水溶液中，得混合液A；以Ag/PAM/PPy/GO复合材料为催化剂加入到混合液A中，催化还原对硝基苯酚。所述的应用，对硝基苯酚和硼氢化钠的摩尔比为1:100-150。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种Ag/PAM/PPy/GO复合材料的制备方法及其应用。采用的技术方案是：在聚丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯(PAM/PPy/GO)复合纳米片的表面采用原位还原Ag+的方法得到Ag/PAM/PPy/GO纳米复合材料。具体方法如下：首先合成聚吡咯/氧化石墨烯纳米片(PPy/GO)，然后用氯丙烯通过取代反应接在PPy/GO表面上，而后以丙烯酰胺(AM)为单体，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，在氯丙烯/聚吡咯/氧化石墨烯纳米片表面引发乙烯基聚合反应，得到聚丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯(PAM/PPy/GO)复合纳米片；最后，将PAM/PPy/GO与一定浓度的AgNO3溶液混合均匀，以硼氢化钠(NaBH4)为还原剂，在PAM/PPy/GO表面原位还原Ag+，得到负载银纳米粒子的聚丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯纳米片(Ag/PAM/PPy/GO)。本专利技术是利用聚丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片为支撑材料，把银纳米粒子结合起来的一种复合材料，并以Ag/PAM/PPy/GO复合材料为催化剂对硝基苯酚(4-NP)的催化还原性能进行研究。聚丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片结合了亲水性聚合物、导电聚合物和氧化石墨烯的优点，具有良好的电子传输能力，高比表面积和优异的亲水性能，是负载银粒子的良好载体。以PAM/PPy/GO复合纳米片为载体负载银纳米粒子，具有以下优点：有效防止银纳米粒子团聚，并使其均匀分布在载体表面；聚丙烯酰胺具有的亲水性可使催化剂良好的分散于水溶液中，并且酰胺基可通过氢键吸附更多的对硝基苯酚从而提高其催化效率；PAM/PPy/GO复合纳米片因其复合了导电高分子从而拥有良好的电子传输能力，进而有利于对硝基苯酚的催化还原；本专利技术由于以PAM/PPy/GO复合纳米片为载体，Ag/PAM/PPy/GO复合材料对对硝基苯酚的还原有着更优异的催化性能，其反应速率常数可达3.38×10-2/sec，表明Ag/PAM/PPy/GO复合纳米片可作为良好的、稳定的催化剂用来催化还原对硝基苯酚。附图说明图1a是Ag/PAM/PPy/GO的扫描电镜图。图1b是Ag/PAM/PPy/GO的透射电镜图。图2分别是Ag/PAM/PPy/GO(a)和Ag/PAM/PPy/GO(b)的XRD分析图图3是Ag/PAM/PPy/GO的EDS图图4是对硝基苯酚的紫外可见光谱图图5是ln(A/A0)随时间变化的曲线图具体实施方式实施例1Ag/PAM/PPy/GO复合材料的制备1)合成聚丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片(PAM/PPy/GO)1.1)合成氧化石墨烯(GO)氧化石墨烯通过hummer法合成，首先，在250mL三口瓶中加入67.5mL浓硫酸，置于冰水浴中，再向三口瓶中加入2g石墨和1.6g硝酸钠，搅拌均匀后缓慢加入9g高锰酸钾，然后将三口瓶置于油浴锅，于32～38℃反应半小时之后，室温静置5天。然后用560mL温水稀释，滴加过氧化氢(30％)至溶液呈亮黄色。最后，用去离子水离心洗涤至中性，放入真空干燥箱50℃干燥24小时，得到氧化石墨烯(GO)。1.2)合成聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)分别将0.1gGO和0.1g吡咯单体加入到盛有50mL去离子水的烧瓶中，超声分散均匀，后加入0.6g氯化铁超声30min，产物用去离子水和乙醇离心洗涤2～3次，50℃真空干燥24小时，得到聚吡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ag/PAM/PPy/GO复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)首先利用hummer法，合成氧化石墨烯GO，之后用聚吡咯通过氢键和氧化石墨烯GO结合得到聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO，再将氯丙烯通过取代反应接在聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO表面上，得中间体A；再以丙烯酰胺为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，引发丙烯酰胺在中间体A表面发生乙烯基聚合反应，得丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片；2)将丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片与AgNO

【技术特征摘要】
1.一种Ag/PAM/PPy/GO复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)首先利用hummer法，合成氧化石墨烯GO，之后用聚吡咯通过氢键和氧化石墨烯GO结合得到聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO，再将氯丙烯通过取代反应接在聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO表面上，得中间体A；再以丙烯酰胺为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，引发丙烯酰胺在中间体A表面发生乙烯基聚合反应，得丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片；2)将丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片与AgNO3溶液混合均匀，以硼氢化钠为还原剂，在PAM/PPy/GO表面原位还原Ag+，得到负载银纳米粒子的聚丙烯酰胺/聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片Ag/PAM/PPy/GO。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)具体包括，1.1)合成氧化石墨烯，将石墨和硝酸钠加入位于冰水浴中并盛有硫酸的三口瓶中，搅拌均匀后缓慢加入高锰酸钾，32～38℃反应30-40分钟后，室温下静止5-6天；然后用温水稀释，滴加过氧化氢至溶液呈亮黄色，离心洗涤至中性，干燥，得到氧化石墨烯GO；1.2)合成聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO，将氧化石墨烯GO和吡咯单体加入到去离子水中，超声分散，再加入氯化铁，继续超声30-40分钟，产物用去离子水和乙醇离心洗涤，放入50-60℃真空干燥24小时，得到聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO；1.3)合成中间体A，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋溪明，纪春光，茆卉，刘美宏，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21