一种石墨烯/Ni纳米复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种石墨烯/Ni纳米复合材料的制备方法，属于纳米复合材料制备领域。主要步骤是以天然鳞片石墨为原料，用Hummers法将其氧化得到氧化石墨；将氧化石墨与氯化镍超声溶解于去离子水中，加入水合肼并用氢氧化钠调节溶液pH值为10.5~11，在氮气保护下于110℃回流反应3~4h；收集沉淀、洗涤并干燥，得到石墨烯/Ni纳米复合材料。本发明制备的石墨烯/Ni纳米复合材料中Ni纳米粒子被石墨烯片所包裹，可以防止Ni被空气氧化，避免Ni与生物体直接接触所产生的不良影响，是靶向给药和热疗的理想材料。本方法操作工艺简单易行，反应时间短，重复性好，成本低，易于工业化实施。

权利要求

1.一种石墨烯/Ni纳米复合材料的制备方法，其特征在于：以氧化石墨与氯化镍为反应物，水合肼作为还原剂，以水作为反应介质，在氮气保护下回流反应制备石墨烯/Ni纳米复合材料，具体为： 1) 将氧化石墨与氯化镍超声溶解于去离子水中得到混合水溶液，氧化石墨的浓度为0.3~0.5 g/L，氯化镍的浓度为3~4 g/L；

2) 滴加质量分数为85 %的水合肼，每升混合水溶液需要水合肼的用量为40~50 mL；

3) 调节混合水溶液的pH值为 10.5~11，在氮气保护下于110 ℃搅拌回流反应3~4 h；

4) 冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

2.如权利要求1所述的一种石墨烯/Ni纳米复合材料的制备方法，其特征在于：以天然鳞片石墨为原料，用Hummers法将其氧化得到氧化石墨。

3.如权利要求1所述的一种石墨烯/Ni纳米复合材料的制备方法，其特征在于：采用氢氧化钠调节混合水溶液的pH值。

4.如权利要求1所述的一种石墨烯/Ni纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述石墨烯/Ni纳米复合材料中的金属Ni纳米颗粒被石墨烯片所包裹，颗粒粒径为80~160 nm。

说明书

一种石墨烯/Ni纳米复合材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于纳米复合材料制备领域，特别涉及一种石墨烯/Ni纳米复合材料的制备方法。

背景技术

[0002] 石墨烯是单层石墨晶体，它是构建其他维度碳质材料(如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨)的基本结构单元。石墨烯具有优异的电学、热学和力学性能，可望在高性能纳米电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等领域获得广泛应用；由于其独特的二维结构，石墨烯蕴含了丰富而新奇的物理现象，为量子力学现象的研究提供了理想的平台，具有重要的研究价值，因此，石墨烯已迅速成为材料科学和凝聚态物理领域近年来的研究热点之一。

[0003] 镍是一种重要的铁磁金属，具有良好的抗氧化性和抗腐蚀性，同时镍的强度和塑性也很好，大量用于各种类型的不锈钢、磁性材料、电池和催化等领域；将石墨烯和金属镍复合制成纳米复合材料，在生物医学领域具有重要的应用价值，因为一方面石墨烯本身具有良好的生物相容性，且柔韧性好、比表面积大，对药物有很好的吸附作用；另一方面Ni纳米粒子磁场导航效果好、靶向佳，吸收电磁波效率高，在交变磁场的作用下发热效应显著；石墨烯/Ni纳米复合材料作为药物载体可在磁场引导下到达病变区，从而实现靶向给药或者热疗等，这种靶向给药可减轻药物对正常组织的毒副作用，并增强药效，是新型药物载体系统的重要研究方向；本发明制备一种石墨烯/Ni纳米复合材料，与一般的石墨烯复合材料不同，这种石墨烯/Ni纳米复合材料中Ni纳米粒子不只是简单的附着在石墨烯片的表面，而是被石墨烯片包裹着，这样既可以防止Ni的氧化，又可以阻止Ni与生物体的直接接触，是靶向给药和热疗的理想材料。

发明内容

[0004] 本发明目的在于提供一种石墨烯/Ni纳米复合材料的制备方法，采用如下技术方案：

[0005] 1) 以天然鳞片石墨为原料，用Hummers法将其氧化得到氧化石墨；

[0006] 2) 将氧化石墨与氯化镍超声溶解于去离子水中，氧化石墨的浓度为0.3~0.5 g/L，氯化镍的浓度为3~4 g/L；

[0007] 3) 滴加质量分数为85 %的水合肼，每升溶液需要水合肼的用量为40~50 mL；

[0008] 4) 用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5~11，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3~4 h；

[0009] 5) 冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0010] 本发明制备的石墨烯/Ni纳米复合材料中Ni纳米粒子不是简单的附着在石墨烯的表面，而是被石墨烯片所包裹，这样既可以防止Ni的氧化，又可以阻止Ni与生物体直接接触所产生的不良影响，本方法操作工艺简单易行，反应时间短，重复性好，成本低，易于工业化实施。

附图说明

[0011] 图1为本发明实施例1制备的石墨烯/Ni纳米复合材料的X-射线衍射（XRD）图0
谱，其中横坐标为衍射角（2θ），单位为度（）, 纵坐标为衍射强度，单位为cps；

[0012] 图2和图3为本发明实施例1制备的石墨烯/Ni纳米复合材料的透射电镜（TEM）照片。

具体实施方式

[0013] 下面结合附图对本发明的实施例做详细的说明，但本发明的保护范围不限于这些实施例。

[0014] 实施例1：

[0015] 称取40 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、368 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加4.5 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥；图1为产物的XRD图，所有衍射峰均可归属于立方晶系Ni（JCPDS 04-0850）。XRD图未出现石墨的衍射峰，表明石墨烯的团聚得到了有效的控制；图2和图3为产物的TEM图，可以看到金属Ni纳米颗粒被石墨烯片所包裹，颗粒粒径约为80~160 nm。 [0016] 实施例2：

[0017] 称取30 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、300 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加4 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0018] 实施例3：

[0019] 称取30 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、300 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加5 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0020] 实施例4：

[0021] 称取30 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、300 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加4 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 11，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0022] 实施例5：

[0023] 称取30 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、300 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加4 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应4 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0024] 实施例6：

[0025] 称取50 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、300 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加4 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0026] 实施例7：

[0027] 称取50 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、300 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加5 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0028] 实施例8：

[0029] 称取50 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、300 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加4 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 11，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0030] 实施例9：

[0031] 称取50 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、300 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加4 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应4 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0032] 实施例10：

[0033] 称取30 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、400 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加4 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0034] 实施例11：

[0035] 称取30 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、400 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加5 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0036] 实施例12：

[0037] 称取30 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、400 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加4 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 11，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0038] 实施例13：

[0039] 称取30 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、400 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加4 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应4 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0040] 实施例14：

[0041] 称取50 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、400 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加4 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0042] 实施例15：

[0043] 称取50 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、400 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加5 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0044] 实施例16：

[0045] 称取50 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、400 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加4 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 11，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应3 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。

[0046] 实施例17：

[0047] 称取50 mg用Hummers法制备得到的氧化石墨、400 mg氯化镍，超声溶解于100 mL去离子水中。滴加4 mL质量分数为85 %的水合肼，并用氢氧化钠调节溶液pH = 10.5，在氮气保护下110 ℃搅拌回流反应4 h，冷却后，过滤，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，将产物干燥得到石墨烯/Ni纳米复合材料。