一种具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及石墨烯复合材料制备技术领域，尤其涉及一种具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料及其制备方法；本发明专利技术的一种具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料，纳米颗粒与石墨烯之间复合牢固，能够有效地实现石墨烯与纳米颗粒之间的电子的转移，具有良好的导电性能，具有良好的应用前景；本发明专利技术的石墨烯纳米颗粒复合材料的制备方法，不仅制得的石墨烯纳米颗粒复合材料具有良好的导电性能，而且大幅缩减了制备步骤，对设备仪器要求较小，制备速率较高，具有良好的经济效益。具有良好的经济效益。具有良好的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料及其制备方法

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[0001]本专利技术涉及石墨烯复合材料制备
，尤其涉及一种具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料及其制备方法。

技术介绍
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[0002]石墨烯不但可以实现基本的光电功能，而且能够集光发射、传导、调制和探测于一身。另外，石墨烯材料还能很好地兼容传统硅工艺，如光电子器件的制造工艺如光刻、电子束曝光等，使得石墨烯材料在混合光子集成电路方面具有很好的应用前景，也体现出石墨烯材料的重要性。
[0003]在诸多的石墨烯以及类石墨烯材料中，石墨烯复合材料亦如石墨烯材料一样，展现出诸多优异性能：如以石墨烯为载体负载纳米粒子，可以提高这些粒子的催化性能、传导性能；利用石墨烯较好的韧性，将其添加到高分子中，可以提高高分子材料的机械性能和导电性能等。
[0004]然而，目前市面上的石墨烯纳米颗粒复合材料普遍存在的一个问题就是纳米颗粒与石墨烯之间复合不牢，难以实现石墨烯与纳米颗粒之间的电子的有效转移，从而大大地降低了石墨烯纳米颗粒复合材料的导电性能。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料，纳米颗粒与石墨烯之间复合牢固，能够有效地实现石墨烯与纳米颗粒之间的电子的转移，具有良好的导电性能，具有良好的应用前景；
[0006]本专利技术还提供了一种具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料的制备方法，不仅制得的石墨烯纳米颗粒复合材料具有良好的导电性能，而且大幅缩减了制备步骤，对设备仪器要求较小，制备速率较高，具有良好的经济效益。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将AgNO3与PVP加入到去离子水中，并辅以搅拌，得混合液A；
[0009]S2、将NaBH4溶液加入到所述步骤S1中的混合液A中，并辅以搅拌，直至溶液颜色从透明色变为暗黄色，停止搅拌，得混合液B；
[0010]S3、将所述步骤S2中的混合液B进行第一高速离心处理，将经第一高速离心处理后的混合液B的沉淀物进行烘干，得到第一金属纳米颗粒；
[0011]S4、将所述步骤S3中的第一金属纳米颗粒与PEG相混合后加入DMF溶液中，并辅以第一超声处理，得混合液C；
[0012]S5、将所述步骤S4中的混合液C进行第二高速离心处理，将经第二高速离心处理后的混合液C的沉淀物进行去离子水清洗，并将经去离子水清洗后的沉淀物进行烘干，得到第
二金属纳米颗粒；
[0013]S6、将石墨烯与DHBS相混合后加入DMF溶液中，并辅以搅拌与第二超声处理，得混合液D；将混合液D进行第三高速离心处理，将经第三高速离心处理后的混合液D的沉淀物进行去离子水清洗，并将经去离子水清洗后的沉淀物进行烘干，得到带电石墨烯；
[0014]S7、将所述步骤S5中的第二金属纳米颗粒、所述步骤S6中的带电石墨烯相混合后加入乙醇溶液中，并辅以搅拌分散，得混合液E；
[0015]S8、将所述步骤S7中的混合液E进行第四高速离心处理，将经第四高速离心处理后的混合液E的沉淀物加入乙醇溶液中，并辅以搅拌分散，得混合液F；
[0016]S9、将附有二氧化硅膜的非金属硅基底放入等离子体清洗机中，利用深反应离子刻蚀技术对附有二氧化硅膜的非金属硅基底进行清洗，以去除其表面残留的杂质，同时获得具有良好形貌的二氧化硅薄层；
[0017]S10、将所述步骤S9中的经等离子体清洗机清洗后的非金属硅基底从等离子体清洗机取出，并用丙酮及去离子水将其洗净，然后对其进行烘干；
[0018]S11、将所述步骤S8中的混合液F涂覆于所述步骤S10中的烘干后的非金属硅基底上，使其均匀成膜；
[0019]S12、将所述步骤S11中的涂覆有混合液F的非金属硅基底放置于石英玻璃片上，并将其与石英玻璃片放入真空管式炉中进行加热处理，然后打开真空管式炉的炉膛使其内部自然冷却至室温，得到具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料。
[0020]对上述方案的进一步改进为，所述步骤S12中的加热处理包括以下步骤：
[0021]S131、将真空管式炉内部的压强控制为10mTorr以下的低压状态；
[0022]S132、向所述步骤S131状态下的真空管式炉内通入惰性气体，并使真空管式炉的压强维持在80-110Torr；
[0023]S133、在20min内将真空管式炉内部加热升温至280-350℃，并使真空管式炉内部温度在280-350℃下保持30-40min。
[0024]对上述方案的进一步改进为，所述步骤S1中的硝酸盐、PVP、去离子水的重量比为：1：1-1.6：100-120；所述步骤S1中的搅拌的速度为250-360rpm、时间为1-2h。
[0025]对上述方案的进一步改进为，所述步骤S2中的NaBH4溶液、混合液A的体积比为：4-7：1；所述步骤S2中的搅拌的速度为250-360rpm；所述步骤S3中的第一高速离心处理的高速离心转速为6000-9000rpm、高速离心时间为10-20min。
[0026]对上述方案的进一步改进为，所述步骤S4中的第一金属纳米颗粒、PEG的重量比为：2-3：1；所述步骤S4中的第一超声处理的超声功率为200-400W、超声时间为0.5-1.5h。
[0027]对上述方案的进一步改进为，所述步骤S5中的第二高速离心处理的高速离心转速为6000-9000rpm、高速离心时间为12-16min。
[0028]对上述方案的进一步改进为，所述步骤S6中的石墨烯、DHBS、DMF溶液的重量比为：3-4：1：2-5；所述步骤S6中的搅拌的速度为280-350rpm、时间为0.5-1.5h；所述步骤S6中的第二超声处理的超声功率为200-400W、超声时间为0.5-1.5h；所述步骤S6中的第三高速离心处理的高速离心转速为6000-9000rpm、高速离心时间为10-30min。
[0029]对上述方案的进一步改进为，所述步骤S7中的第二金属纳米颗粒、带电石墨烯、乙醇溶液的重量比为：2：3-4：4-6；所述步骤S7中的搅拌的速度为350-450rpm、时间为1-2h。
[0030]对上述方案的进一步改进为，所述步骤S8中的经第四高速离心处理后的混合液E的沉淀物、乙醇溶液的重量比为：1.5-2：1；所述步骤S8中的第四高速离心处理的高速离心转速为5000-6000rpm、高速离心时间为12-15min；所述步骤S8中的搅拌的速度为250-360rpm、搅拌时间为1-2h。
[0031]一种具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料，由上述任意一方案所述的一种具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料的制备方法制得。
[0032]本专利技术有益效果在于：本专利技术提供的一种具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料的制备方法，包括以下步骤：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将AgNO3与PVP加入到去离子水中，并辅以搅拌，得混合液A；S2、将NaBH4溶液加入到所述步骤S1中的混合液A中，并辅以搅拌，直至溶液颜色从透明色变为暗黄色，停止搅拌，得混合液B；S3、将所述步骤S2中的混合液B进行第一高速离心处理，将经第一高速离心处理后的混合液B的沉淀物进行烘干，得到第一金属纳米颗粒；S4、将所述步骤S3中的第一金属纳米颗粒与PEG相混合后加入DMF溶液中，并辅以第一超声处理，得混合液C；S5、将所述步骤S4中的混合液C进行第二高速离心处理，将经第二高速离心处理后的混合液C的沉淀物进行去离子水清洗，并将经去离子水清洗后的沉淀物进行烘干，得到第二金属纳米颗粒；S6、将石墨烯与DHBS相混合后加入DMF溶液中，并辅以搅拌与第二超声处理，得混合液D；将混合液D进行第三高速离心处理，将经第三高速离心处理后的混合液D的沉淀物进行去离子水清洗，并将经去离子水清洗后的沉淀物进行烘干，得到带电石墨烯；S7、将所述步骤S5中的第二金属纳米颗粒、所述步骤S6中的带电石墨烯相混合后加入乙醇溶液中，并辅以搅拌分散，得混合液E；S8、将所述步骤S7中的混合液E进行第四高速离心处理，将经第四高速离心处理后的混合液E的沉淀物加入乙醇溶液中，并辅以搅拌分散，得混合液F；S9、将附有二氧化硅膜的非金属硅基底放入等离子体清洗机中，利用深反应离子刻蚀技术对附有二氧化硅膜的非金属硅基底进行清洗，以去除其表面残留的杂质，同时获得具有良好形貌的二氧化硅薄层；S10、将所述步骤S9中的经等离子体清洗机清洗后的非金属硅基底从等离子体清洗机取出，并用丙酮及去离子水将其洗净，然后对其进行烘干；S11、将所述步骤S8中的混合液F涂覆于所述步骤S10中的烘干后的非金属硅基底上，使其均匀成膜；S12、将所述步骤S11中的涂覆有混合液F的非金属硅基底放置于石英玻璃片上，并将其与石英玻璃片放入真空管式炉中进行加热处理，然后打开真空管式炉的炉膛使其内部自然冷却至室温，得到具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料。2.根据权利要求1所述的一种具有高导电性能的石墨烯纳米颗粒复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S12中的加热处理包括以下步骤：S131、将真空管式炉内部的压强控制为10mTorr以下的低压状态；S132、向所述步骤S131状态下的真空管式炉内通入惰性气体，并使真空管式炉的压强维持在80-110Torr；S133、在20min内将真空管式炉内部加热升温至280-350℃，并使真空管式炉内部温度在280-350℃下保持...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟祯，沈荣波，龚修端，汪龙生，
申请(专利权)人：东莞职业技术学院，
类型：发明
国别省市：