一种石墨烯/铜镍纳米复合材料的制备方法技术

本发明专利技术属于纳米无机功能材料制备技术领域，涉及一种石墨烯/铜镍纳米复合材料的制备方法，先将氧化石墨烯置于去离子水中超声离心得到石墨烯悬浮液；再将氢氧化钠溶于去离子水中配制得到碱性溶液；然后将铜盐和镍盐分别溶于去离子水中搅拌至完全溶解，配制得到铜盐溶液和镍盐溶液；将配制得到的碱性溶液、铜盐溶液和镍盐溶液置于烧瓶中搅拌均匀并加入乙二胺、水合肼和表面处理剂搅拌后再加入石墨烯悬浮液进行反应，将反应得到的产物经清洗、离心和干燥2～3小时后得到石墨烯/铜镍纳米复合材料；其制备工艺简单，操作方便，成本低，环境友好，易于大规模生产。

Preparation method of graphene / copper nickel nano composite material

The invention belongs to the nanometer inorganic functional material preparation technology field, relates to a method of preparing graphene / copper nickel nano composite material, the graphene oxide in the deionized water by centrifugal graphene suspension; the sodium hydroxide is dissolved in deionized water was prepared by alkaline solution; then the copper salt and nickel salt were dissolved in deionized water and stir until completely dissolved, prepared by solution of copper salt and nickel salt solution; the preparation of the alkaline solution, copper salt solution and nickel salt solution in the flask stirring and adding ethylene diamine, hydrazine hydrate and surface treatment agent is added after mixing graphene suspension reaction, the reaction products obtained after washing, centrifugation and drying for 2 to 3 hours after the graphene / copper nickel nano composite materials; the preparation process is simple, convenient operation, low cost, environment friendly, Easy mass production.

【技术实现步骤摘要】

:本专利技术属于纳米无机功能材料制备
，涉及，既充分利用石墨烯的优良性能，又结合铜镍金属材料的电磁性，使该复合材料具有电磁波吸收性能。
技术介绍
:随着科学技术的发展，各种电子产品在日常生活中日益普及，随之而来的电磁辐射和电磁污染广泛存在于人们的日常环境中，极大地影响了人们的生活，因此迫切需要制备出性能优良的电磁波吸收材料(简称吸波材料)，以降低电磁污染；同时，吸波材料在世界各国军事较量中将发挥重要作用，现代战争中，武器装备隐身化能打破现有的攻防格局，提高武器的生存力和作战效能，例如，多部雷达或者通讯设备同时使用时，各设备之间会产生信号干扰，在设备表面涂覆电磁波吸收材料可以降低干扰，提高各个设备的性能。因此制备性能优良的吸波材料无论在民用方面还是军事应用方面都具有重要的意义。近几年来，石墨烯因其独特的性能引起了科学家的广泛关注，单层石墨烯是由六元环组成的二维晶体结构，是一种没有能隙的半导体，具有较高的电子迁移率(2X IO5Cm2/V)，大的比表面积(2600m2/g)和高的机械强度(130GPa)，因此石墨烯在纳米电子器件、气体传感器以及复合材料等领域具有潜在的应用前景，在电磁波的吸收方面，与其他碳材料相t匕，如碳纳米管和炭黑，石墨烯具有较大的比表面积，从而提供了较大的电磁波接触面积，有利于电磁波的吸收。目前关于石墨烯在电磁波吸收领域的应用报道较少，并且制备工艺复杂，过程繁琐。
技术实现思路
:本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种石墨烯/铜镍纳米复合功能材料的制备方法，采用一步合成法同时还原铜离子和镍离子制备石墨烯/铜镍纳米复合材料，既充分利用石墨烯的优良性能，又结了铜镍金属材料的电磁性，使该复合材料具有独特的电磁波吸收性能。为了实现上述目的，本专利技术的具体制备工艺过程为:(I)、采用现有的Hummers方法制备氧化石墨烯；(2)、先将氧化石墨烯置于去离子水中，超声12小时，并在8000rpm条件下离心4分钟后取上层清液，得到氧化石墨烯浓度为0.05g/L~5g/L的石墨烯悬浮液；(3)、再将氢氧化钠溶于去离子水中搅拌至溶液澄清并冷却至室温配制得到pH为10~13的碱性溶液；然后将铜盐和镍盐分别溶于去离子水中搅拌至完全溶解，配制得到浓度为0.1~lmol/L铜盐溶液和镍盐溶液；(4)、将步骤(3)配 制得到的碱性溶液、铜盐溶液和镍盐溶液按照体积比为30:0.1:0.3的比例置于烧瓶中搅拌均匀，再在烧瓶中加入0.1~ImL重量百分比浓度为99%的乙二胺、0.02~0.5mL重量百分比浓度为80%水合肼和表面处理剂搅拌后加入步骤(2)得到的石墨烯悬浮液，继续搅拌，在50~95°C温度条件下反应0.5~12h，其中表面处理剂和镍盐的摩尔比为3~50:1 ;(5)、将步骤(4)反应得到的产物用去离子水清洗3-5次，在8000转/分的条件下离心5分钟后，放入60~80°C的烘箱中干燥2~3小时后制备得到石墨烯/铜镍纳米复合材料。本专利技术涉及的铜盐为硝酸铜或氯化铜；镍盐为硝酸镍或氯化镍；表面处理剂为尿素、十六烷基胺、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、六次甲基四胺、聚乙烯吡咯烷酮(PVP )、聚乙二醇中的一种或几种的组合。本专利技术制备的石墨烯/铜镍纳米复合材料中的铜镍纳米材料的形貌为线形或球形，其中线形铜镍纳米的直径为2~500nm,长度为5nm~100 μ m ;球形铜镍纳米的直径为2nm ~I μ m0本专利技术与现有技术相比,将石墨烯/铜镍纳米复合材料一步合成，达到快速、节能、操作简单的目的，既可降低制备成本，又能得到负载均匀、分散性好的石墨烯复合功能材料；其制备工艺简单，操作方便，成本低，环境友好，易于大规模生产。【附图说明】: 图1为本专利技术实施例1制备的石墨烯/铜镍纳米复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图片。图2为是本专利技术实施例1制备的石墨烯/铜镍纳米复合材料的X射线衍射(XRD)测试曲线示意图。图3为本专利技术实施例1制备的石墨烯/铜镍纳米复合材料的吸波性能测试结果曲线示意图。图4为本专利技术实施例2制备的石墨烯/铜镍纳米复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图片。图5为本专利技术实施例2制备的石墨烯/铜镍纳米复合材料的吸波性能测试结果曲线示意图。【具体实施方式】:下面通过实施例并结合附图作进一步说明。实施例1:本实施例以硝酸铜、硝酸镍、氧化石墨烯为原料制备石墨烯/铜镍纳米复合材料，其中，铜镍纳米材料的形貌为线形；其具体制备过程为:(I)、采用传统的Hummers方法制备氧化石墨烯；(2)、将20mg氧化石墨烯置于IOOmL去离子水中，超声12h,8000rpm离心4min,取上层清液，上层清液为分散性较好的单层或者多层氧化石墨烯，将底部的石墨烯烘干称重，得出上层清液中氧化石墨烯的浓度为0.4g/L ；(3)、称取70g氢氧化钠溶于去离子水中搅拌至溶液澄清，冷却至室温，配制成浓度为7mol/L的强碱性溶液；再称取0.6g三水硝酸铜和0.73g六水硝酸镍分别溶于去离子水中，搅拌至完全溶解，配制成0.5mol/L的硝酸铜溶液和0.5mol/L硝酸镍溶液；(4)、取60mL氢氧化钠溶液放于三口烧瓶中，再取0.2mL硝酸铜溶液、0.6mL硝酸镍溶液、0.6mL乙二胺(99wt%)和0.05mL水合肼(80wt%)分别放于烧瓶中搅拌均匀，然后将浓度为0.4g/L氧化石墨烯60mL倒入烧瓶中搅拌，升温至80°C后保温2h进行反应；(5)、将得到的产物用去离子水清洗3-5次，离心分离后放置于70°C烘箱中干燥3h，得到黑色的石墨烯/铜镍纳米复合材料粉末。实施例2:本实施例以硝酸铜、硝酸镍、氧化石墨烯为原料制备石墨烯/铜镍纳米复合材料，其中，铜镍纳米材料形貌为球形；其具体制备过程为:(I)、采用传统的Hummers方法制备氧化石墨烯；(2)、将20mg氧化石墨烯置于IOOmL去离子水中，超声12h,8000rpm离心4min,取上层清液，上层清液为分散性较好的单层或者多层氧化石墨烯，将底部的石墨烯烘干称重，计算得出上层清液中氧化石墨烯的浓度为0.4g/L ；(3)、称取70g氢氧化钠溶于去离子水中搅拌至溶液澄清，冷却至室温，配制成为浓度为7mol/L的强碱性溶液；再称取0.604g三水硝酸铜和0.727g六水硝酸镍分别溶于去离子水中搅拌至完全溶解，配制成0.5mol/L的硝酸铜溶液和0.5mol/L硝酸镍溶液；(4)、取60mL氢氧化钠溶液放于三口烧瓶中，将0.2mL硝酸铜溶液、0.6mL硝酸镍溶液、0.6mL乙二胺(99wt%)、0.05mL水合肼(80wt%)和0.43g尿素分别放于烧瓶中搅拌；再将浓度为0.4g/L氧化石墨烯60mL倒入烧瓶中搅拌，升温至70°C后保温6h进行反应；(5)、将得到的产物用去离子水清洗3-5次，离心分离后，放置于70°C烘箱中干燥3h，得到黑色的石墨烯/铜镍纳米复合材料粉末。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯/铜镍纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体制备工艺过程为：（1）、采用现有的Hummers方法制备氧化石墨烯；（2）、先将氧化石墨烯置于去离子水中，超声12小时，并在8000rpm条件下离心4分钟后取上层清液，得到氧化石墨烯浓度为0.05g/L～5g/L的石墨烯悬浮液；（3）、再将氢氧化钠溶于去离子水中搅拌至溶液澄清并冷却至室温配制得到pH为10～13的碱性溶液；然后将铜盐和镍盐分别溶于去离子水中搅拌至完全溶解，配制得到浓度为0.1～1mol/L铜盐溶液和镍盐溶液；（4）、将步骤（3）配制得到的碱性溶液、铜盐溶液和镍盐溶液按照体积比为30：0.1：0.3的比例置于烧瓶中搅拌均匀，再在烧瓶中分别加入0.1～1mL重量百分比浓度为99%的乙二胺、0.02～0.5mL重量百分比浓度为80%水合肼和表面处理剂搅拌后加入步骤（2）得到的石墨烯悬浮液，继续搅拌，在50～95℃温度条件下反应0.5～12h，其中所加的表面处理剂与镍盐的摩尔比为3～50:1；（5）、将步骤（4）反应得到的产物用去离子水清洗3?5次，在8000转/分的条件下离心5分钟后，放入60～80℃的烘箱中干燥2～3小时后制备得到石墨烯/铜镍纳米复合材料。...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/铜镍纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体制备工艺过程为: (1)、采用现有的Hmnmers方法制备氧化石墨烯； (2)、先将氧化石墨烯置于去离子水中，超声12小时，并在8000rpm条件下离心4分钟后取上层清液，得到氧化石墨烯浓度为0.05g/L~5g/L的石墨烯悬浮液； (3)、再将氢氧化钠溶于去离子水中搅拌至溶液澄清并冷却至室温配制得到pH为10~13的碱性溶液；然后将铜盐和镍盐分别溶于去离子水中搅拌至完全溶解，配制得到浓度为0.1~lmol/L铜盐溶液和镍盐溶液； (4)、将步骤(3)配制得到的碱性溶液、铜盐溶液和镍盐溶液按照体积比为30:0.1:0.3的比例置于烧瓶中搅拌均匀，再在烧瓶中分别加入0.1~ImL重量百分比浓度为99%的乙二胺、0.02~0.5mL重量百分比浓度为80%水合肼和表面处理剂搅拌后加入步骤(2)得到的石墨烯悬浮液...

【专利技术属性】
技术研发人员：董立峰，王晓霞，于建华，董红周，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：