專利名稱：一種穩(wěn)定的石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定的石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能以其清潔、可再生、安全的特點(diǎn)，受到越來(lái)越多的關(guān)注。光催化技術(shù)正是利用太陽(yáng)能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化的新技術(shù)，提高光催化的轉(zhuǎn)化效率是推動(dòng)這一技術(shù)廣泛應(yīng)用的重中之重。氧化鈦以其無(wú)毒穩(wěn)定、存儲(chǔ)量高、價(jià)格便宜的特點(diǎn)一直以來(lái)受到光催化領(lǐng)域的關(guān)注。涂覆于玻璃或塑料襯底上的透明氧化鈦薄膜已經(jīng)成功的作為功能性薄膜應(yīng)用于防霧、防菌、防霉、自清潔等領(lǐng)域。在光照條件下，薄膜中的氧化鈦產(chǎn)生光生電子和空穴，Ti原子的狀態(tài)變化使得薄膜從疏水轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水，使得薄膜具備了防霧功能；光照產(chǎn)生的光生電子和空穴與周圍的反應(yīng)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得薄膜具備了防霉防菌以及自清潔的功能。但在氧化鈦中，光照產(chǎn)生的電子極易和空穴復(fù)合，使得氧化鈦的效率不高。眾多研究者從各個(gè)角度探索了提高氧化鈦效率的方法，其中發(fā)現(xiàn)，碳材料的負(fù)載(如富勒烯、碳納米管等)可以有效提高光生電子和空穴的分離。石墨烯是近幾年發(fā)現(xiàn)的一種新型二維碳材料，是目前世界上存在的在室溫下電子傳輸速度最高的材料。石墨烯的負(fù)載可以起到電子傳輸通道的作用，將氧化鈦上的光生電子及時(shí)導(dǎo)出，避免其與空穴的復(fù)合，進(jìn)而提高氧化鈦的光電轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而提高氧化鈦薄膜的功能薄膜作用。目前氧化鈦/石墨烯的復(fù)合材料以粉體為主，并多需要通過(guò)高溫或高壓處理，這極大的限制了這種復(fù)合材料的使用。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，專利號(hào)為201010237588. 4的發(fā)明專利中，采用反應(yīng)釜制備的復(fù)合物為漿料、粉末形式，無(wú)法制備透明薄膜；專利號(hào)為200910196534. 5的發(fā)明中，采用電子束輻照制備石墨烯基二氧化鈦復(fù)合光催化劑，所得催化劑也為粉體狀態(tài)；中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110228170. I的發(fā)明專利，其復(fù)合催化劑雖以溶膠形式存在，但其使用的氧化鈦為P25氧化鈦,其顆粒大小在30nm以上,根據(jù)其溶液的pH值，此氧化鈦石墨烯溶膠無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定存在,也無(wú)法適應(yīng)于工業(yè)化大規(guī)模的涂膜工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種穩(wěn)定的石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠及其制備方法。本發(fā)明所提供的石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠，是按照包括下述步驟的方法制備得到的1)將氧化石墨烯溶于溶劑中，得到氧化石墨烯溶液，并用酸調(diào)節(jié)其PH值至I 6 ;2)將鈦酸四正丁酯和異丙醇的混合液加入到步驟I)得到的氧化石墨烯溶液中，并將混合物進(jìn)行冷凝回流，得到溶膠；3)向所述溶膠中加入還原劑進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后對(duì)溶膠依次進(jìn)行超聲處理、滲析凈化處理，得到石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠。其中，步驟I)中所述溶劑可為水或乙醇；步驟I)中所述酸具體可為鹽酸、硝酸或硫酸。步驟2)中所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯與鈦酸四正丁酯的質(zhì)量比為0.03125 100 I.250 100。步驟2)中所述冷凝回流是通過(guò)水浴或油浴加熱進(jìn)行的，所述水浴或油浴的溫度為50°C 150°C ;所述冷凝回流時(shí)間不少于12小時(shí)，具體可為12 24小時(shí)。步驟3)中所述還原劑為肼；所述還原劑與所述溶膠中氧化石墨烯的配比為I U L肼(0. Img 5mg)氧化石墨烯；所述反應(yīng)在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行，所述反應(yīng)的溫度為80°C以上，具體為95°C 150°C，所述反應(yīng)的時(shí)間大于I小時(shí)，具體為5 12小時(shí)。步驟3)所述超聲處理的功率為100W以上，超聲時(shí)間大于20分鐘，具體為I 5小時(shí)。本發(fā)明制備的石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠可以穩(wěn)定存在3個(gè)月之久。
該復(fù)合納米溶膠中石墨烯包括其氧化狀態(tài)及還原狀態(tài)；石墨烯及其氧化物與二氧化鈦的質(zhì)量比為0.01 100 5 100。其中，氧化鈦顆粒的粒徑在2納米至20納米之間，主相呈銳欽礦晶型。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種石墨烯/氧化鈦復(fù)合薄膜，本發(fā)明所提供的石墨烯/氧化鈦復(fù)合薄膜是將上述石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠涂覆于襯底上，干燥后得到的。本發(fā)明石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠的存在形態(tài)與多種工業(yè)化涂覆手段如滴涂、旋涂、滾涂、噴涂等方式相兼容，可通過(guò)這些涂覆方式沉積在多種襯底上，硬質(zhì)襯底如玻璃、硅片，柔性襯底如PET等。沉積干燥后得到致密的氧化鈦納米顆粒/石墨烯薄膜，成膜厚度可方便的通過(guò)控制沉積的溶膠量來(lái)調(diào)節(jié)。石墨烯在薄膜中起到了電子傳輸橋梁的作用，將光生電子及時(shí)從氧化鈦納米顆粒中傳導(dǎo)到襯底上，促進(jìn)光生電子和空穴的分離。通過(guò)電化學(xué)工作站的測(cè)定，添加了石墨烯后沉積的復(fù)合物薄膜較無(wú)添加的薄膜，光電流強(qiáng)度提高了將近五倍，且薄膜透明性好，與各種襯底結(jié)合度高。此薄膜可用于涂覆于玻璃或塑料上的具有自清潔、防霉防菌、防霧的功能薄膜。也可用于制備柔性太陽(yáng)能電池的大規(guī)模工業(yè)化制造。


圖I為pH為I時(shí)，不同質(zhì)量比的石墨烯與二氧化鈦復(fù)合溶膠的Zeta電位圖。圖2為制備的石墨烯與二氧化鈦復(fù)合溶膠中二氧化鈦的XRD圖譜。其中，圖1、2中樣品A對(duì)應(yīng)的是實(shí)施例8 (RG0(還原石墨烯)負(fù)載量0. 1% )中的產(chǎn)品，樣品B對(duì)應(yīng)的是實(shí)施例5 (RG0負(fù)載量0. 5% )中的產(chǎn)品，樣品C對(duì)應(yīng)的是實(shí)施例1、3、4、6(RG0負(fù)載量1% )中的產(chǎn)品，樣品D對(duì)應(yīng)的是實(shí)施例2(RG0負(fù)載量2% )中的產(chǎn)品，樣品E對(duì)應(yīng)的是實(shí)施例9(RG0負(fù)載量3% )中的產(chǎn)品，樣品F對(duì)應(yīng)的是實(shí)施例7(RG0負(fù)載量4% )中的產(chǎn)品；圖2中樣品TiO2是用純水代替氧化石墨烯溶液制成的純氧化鈦溶膠。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此。下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑獲得。下述實(shí)施例中所用的氧化石墨烯為采用modified Hummers法在實(shí)驗(yàn)室制備的,具體步驟如下將IOg天然石墨放入500ml錐形瓶中，在冰浴中加入230ml硫酸后,再加入30g高錳酸鉀，將混合液在10°C劇烈攪拌60min。將混合液加熱至35°C下攪拌2h，之后在冰浴中緩慢加入160ml去離子水，之后在98°C水浴中攪拌lh。將溶液用水稀釋至I. 41，最后加A 35ml H2O2 (30% )。將溶液過(guò)濾后，用3wt% HCl清洗，干燥后得到氧化石墨烯(GO)棕黃色粉末。將粉末溶解在去離子水中得到氧化石墨烯水溶液。實(shí)施例I :I)將3. 125mg氧化石墨烯溶解在150ml水中，得到濃度為0. 0208mg/ml的氧化石 墨烯水溶液；加入鹽酸，將石墨烯水溶液的PH值調(diào)節(jié)到I ;2)取Iml鈦酸正四丁酯和I. 5ml異丙醇，振蕩混合均勻；3)在磁力攪拌器上攪拌氧化石墨烯水溶液，用滴管將鈦酸四正丁酯和異丙醇的混合液順攪拌的相反方向緩慢滴加，滴加速度為lml/min ；4)將混合后的溶液在水浴中攪拌加熱并進(jìn)行冷凝回流，水浴溫度保持在80°C，冷凝回流時(shí)間為24小時(shí)；5)在冷凝回流后的溶膠中加入9. 37 ill的肼，在95°C水浴中保持?jǐn)嚢?2小時(shí)；6)將攪拌后的溶膠超聲I小時(shí)(200W)后在水中進(jìn)行滲析處理以去除雜質(zhì)，得到成品溶膠。溶膠中石墨烯與二氧化鈦的質(zhì)量比約為I : 100。7)將Iml成品溶膠滴加在2cmX 2cm大小的ITO-PET襯底上，在室溫下干燥成膜。8)將干燥后的薄膜作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，0. 5M Na2SO4作為電解液，350W氙燈作為光源，在不加偏壓的情況下，用CHI660D電化學(xué)工作站測(cè)量薄膜的光電流，得到的光電流為I. 02 iiA。上述實(shí)驗(yàn)中，用純水代替氧化石墨烯水溶液，得到純氧化鈦溶膠，其相應(yīng)的氧化鈦薄膜的光電流為0. 22 ii A。實(shí)施例2 I)將6. 25mg氧化石墨烯溶解在150ml水中，得到濃度為0. 0416mg/ml的氧化石墨烯水溶液；加入鹽酸，將石墨烯水溶液的PH值調(diào)節(jié)到I ;2)取Iml鈦酸正四丁酯和I. 5ml異丙醇,振蕩混合均勻；3)在磁力攪拌器上攪拌氧化石墨烯水溶液，用滴管將鈦酸四正丁酯和異丙醇的混合液順攪拌的相反方向緩慢滴加，滴加速度為lml/min ；4)將混合后的溶液在水浴中攪拌加熱并進(jìn)行冷凝回流，水浴溫度保持在80度，冷凝回流時(shí)間為24小時(shí)；5)在冷凝回流后的溶膠中加入18. 74 U I的肼，在95度水浴中保持?jǐn)嚢?2小時(shí)；6)將攪拌后的溶膠超聲I小時(shí)(200W)后在水中進(jìn)行滲析處理以去除雜質(zhì)，得到成品溶膠。溶膠中石墨烯與二氧化鈦的質(zhì)量比約為2 100。7)將Iml成品溶膠滴加在2cmX 2cm大小的ITO-PET襯底上，在室溫下干燥成膜。8)將干燥后的薄膜作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，0. 5M Na2SO4作為電解液，350W氙燈作為光源，在不加偏壓的情況下，用CHI660D電化學(xué)工作站測(cè)量薄膜的光電流，得到的光電流為0. 92 u A0實(shí)施例3 I)將3. 125mg氧化石墨烯溶解在150ml水中，得到濃度為0. 0208mg/ml的氧化石墨烯水溶液；加入鹽酸，將石墨烯水溶液的PH值調(diào)節(jié)到I ;
2)取Iml鈦酸正四丁酯和I. 5ml異丙醇,振蕩混合均勻；3)在磁力攪拌器上攪拌氧化石墨烯水溶液，用滴管將鈦酸四正丁酯和異丙醇的混合液順攪拌的相反方向緩慢滴加，滴加速度為lml/min ；4)將混合后的溶液在水浴中攪拌加熱并進(jìn)行冷凝回流，水浴溫度保持在80度，冷凝回流時(shí)間為24小時(shí)；5)在冷凝回流后的溶膠中加入9. 37 μ I的肼，在150度油浴中保持?jǐn)嚢?小時(shí)；6)將攪拌后的溶膠超聲I小時(shí)(250W)后在水中進(jìn)行滲析處理以去除雜質(zhì)，得到成品溶膠。溶膠中石墨烯與二氧化鈦的質(zhì)量比約為I : 100。7)將Iml成品溶膠滴加在2cmX 2cm大小的ITO-PET襯底上，在室溫下干燥成膜。
8)將干燥后的薄膜作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，O. 5M Na2SO4作為電解液，350W氙燈作為光源，在不加偏壓的情況下，用CHI660D電化學(xué)工作站測(cè)量薄膜的光電流，得到的光電流為O. 98 μ A0實(shí)施例4 I)將3. 125mg氧化石墨烯溶解在150ml水中，得到濃度為O. 0208mg/ml的氧化石墨烯水溶液；加入硫酸，將石墨烯水溶液的pH值調(diào)節(jié)到I ;2)取Iml鈦酸正四丁酯和Iml異丙醇，振蕩混合均勻；3)在磁力攪拌器上攪拌氧化石墨烯水溶液，用滴管將鈦酸四正丁酯和異丙醇的混合液順攪拌的相反方向緩慢滴加，滴加速度為lml/min ；4)將混合后的溶液在水浴中攪拌加熱并進(jìn)行冷凝回流，水浴溫度保持在80度，冷凝回流時(shí)間為24小時(shí)；5)在冷凝回流后的溶膠中加入9. 37 μ I的肼，在150度油浴中保持?jǐn)嚢?小時(shí)；6)將攪拌后的溶膠超聲I小時(shí)(250W)后在水中進(jìn)行滲析處理以去除雜質(zhì)，得到成品溶膠。溶膠中石墨烯與二氧化鈦的質(zhì)量比約為I : 100。7)將Iml成品溶膠滴加在2cmX 2cm大小的ITO-PET襯底上，在室溫下干燥成膜。8)將干燥后的薄膜作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，O. 5M Na2S04作為電解液，350W氙燈作為光源，在不加偏壓的情況下，用CHI660D電化學(xué)工作站測(cè)量薄膜的光電流，得到的光電流為I. 00 μ Ao實(shí)施例5:I)將I. 563mg氧化石墨烯溶解在150ml水中，得到濃度為O. 010mg/ml的氧化石墨烯水溶液；加入硫酸，將石墨烯水溶液的pH值調(diào)節(jié)到6 ；2)取Iml鈦酸正四丁酯和Iml異丙醇，振蕩混合均勻；3)在磁力攪拌器上攪拌氧化石墨烯水溶液，用滴管將鈦酸四正丁酯和異丙醇的混合液順攪拌的相反方向緩慢滴加，滴加速度為lml/min ；4)將混合后的溶液在水浴中攪拌加熱并進(jìn)行冷凝回流，水浴溫度保持在85度，冷凝回流時(shí)間為30小時(shí)；5)在冷凝回流后的溶膠中加入9. 37 μ I的肼，在120度油浴中保持?jǐn)嚢?2小時(shí)；6)將攪拌后的溶膠超聲2小時(shí)后在水中進(jìn)行滲析處理以去除雜質(zhì)，得到成品溶膠。溶膠中石墨烯與二氧化鈦的質(zhì)量比約為O. 5 100。7)將Iml成品溶膠滴加在2cmX 2cm大小的ITO-PET襯底上，在室溫下干燥成膜。
8)將干燥后的薄膜作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，0. 5M Na2S04作為電解液，350W氙燈作為光源，在不加偏壓的情況下，用CHI660D電化學(xué)工作站測(cè)量薄膜的光電流，得到的光電流為I. 25 u A0
實(shí)施例6 I)將3. 125mg氧化石墨烯溶解在150ml水中，得到濃度為0. 0208mg/ml的氧化石墨烯水溶液；加入硫酸，將石墨烯水溶液的PH值調(diào)節(jié)到I ;2)取Iml鈦酸正四丁酯和I. 5ml異丙醇，振蕩混合均勻；3)在磁力攪拌器上攪拌氧化石墨烯水溶液，用滴管將鈦酸四正丁酯和異丙醇的混合液順攪拌的相反方向緩慢滴加，滴加速度為lml/min ；4)將混合后的溶液在水浴中攪拌加熱并進(jìn)行冷凝回流，水浴溫度保持在90度，冷凝回流時(shí)間為18小時(shí)；5)在冷凝回流后的溶膠中加入9. 37 ill的肼，在100度油浴中保持?jǐn)嚢?0小時(shí)；6)將攪拌后的溶膠超聲I小時(shí)(160W)后在水中進(jìn)行滲析處理以去除雜質(zhì)，得到成品溶膠。溶膠中石墨烯與二氧化鈦的質(zhì)量比約為I : 100。7)將Iml成品溶膠滴加在2cmX 2cm大小的IT0-PET襯底上，在室溫下干燥成膜。8)將干燥后的薄膜作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，0. 5M Na2S04作為電解液，350W氙燈作為光源，在不加偏壓的情況下，用CHI660D電化學(xué)工作站測(cè)量薄膜的光電流，得到的光電流為0. 95 u A0實(shí)施例I I)將12. 5mg氧化石墨烯溶解在150ml水中，得到濃度為0. 0832mg/ml的氧化石墨烯水溶液；加入硫酸，將石墨烯水溶液的PH值調(diào)節(jié)到I ;2)取Iml鈦酸正四丁酯和I. 5ml異丙醇,振蕩混合均勻；3)在磁力攪拌器上攪拌氧化石墨烯水溶液，用滴管將鈦酸四正丁酯和異丙醇的混合液順攪拌的相反方向緩慢滴加，滴加速度為lml/min ；4)將混合后的溶液在水浴中攪拌加熱并進(jìn)行冷凝回流，水浴溫度保持在75度，冷凝回流時(shí)間為12小時(shí)；5)在冷凝回流后的溶膠中加入37. 48 U I的肼，在100度油浴中保持?jǐn)嚢?0小時(shí)；6)將攪拌后的溶膠超聲I小時(shí)(160W)后在水中進(jìn)行滲析處理以去除雜質(zhì)，得到成品溶膠。溶膠中石墨烯與二氧化鈦的質(zhì)量比約為4 100。7)將Iml成品溶膠滴加在2cmX 2cm大小的ITO-PET襯底上，在室溫下干燥成膜。8)將干燥后的薄膜作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，0. 5M Na2S04作為電解液，350W氙燈作為光源，在不加偏壓的情況下，用CHI660D電化學(xué)工作站測(cè)量薄膜的光電流，得到的光電流為0. 45 u A0實(shí)施例8 I)將0. 3125mg氧化石墨烯溶解在150ml水中，得到濃度為0. 0021mg/ml的氧化石墨烯水溶液；加入硫酸，將石墨烯水溶液的PH值調(diào)節(jié)到2 ；2)取Iml鈦酸正四丁酯和I. 5ml異丙醇,振蕩混合均勻；3)在磁力攪拌器上攪拌氧化石墨烯水溶液，用滴管將鈦酸四正丁酯和異丙醇的混合液順攪拌的相反方向緩慢滴加，滴加速度為lml/min ；
4)將混合后的溶液在水浴中攪拌加熱并進(jìn)行冷凝回流，水浴溫度保持在90度，冷凝回流時(shí)間為24小時(shí)；5)在冷凝回流后的溶膠中加入8. 21 μ I的肼，在95度水浴中保持?jǐn)嚢?小時(shí)；6)將攪拌后的溶膠超聲5小時(shí)后在水中進(jìn)行滲析處理以去除雜質(zhì)，得到成品溶膠。溶膠中石墨烯與二氧化鈦的質(zhì)量比約為O. I 100。7)將Iml成品溶膠滴加在2cmX 2cm大小的ITO-PET襯底上，在室溫下干燥成膜。
8)將干燥后的薄膜作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，O. 5M Na2S04作為電解液，350W氙燈作為光源，在不加偏壓的情況下，用CHI660D電化學(xué)工作站測(cè)量薄膜的光電流，得到的光電流為O. 68 μ A0實(shí)施例9 I)將9. 375mg氧化石墨烯溶解在150ml水中，得到濃度為O. 016mg/ml的氧化石墨烯水溶液；加入硫酸，將石墨烯水溶液的pH值調(diào)節(jié)到6 ；2)取Iml鈦酸正四丁酯和Iml異丙醇，振蕩混合均勻；3)在磁力攪拌器上攪拌氧化石墨烯水溶液，用滴管將鈦酸四正丁酯和異丙醇的混合液順攪拌的相反方向緩慢滴加，滴加速度為lml/min ；4)將混合后的溶液在水浴中攪拌加熱并進(jìn)行冷凝回流，水浴溫度保持在150度，冷凝回流時(shí)間為30小時(shí)；5)在冷凝回流后的溶膠中加入8. 24 μ I的肼，在100度油浴中保持?jǐn)嚢?0小時(shí)；6)將攪拌后的溶膠超聲I. 5小時(shí)后在水中進(jìn)行滲析處理以去除雜質(zhì)，得到成品溶膠。溶膠中石墨烯與二氧化鈦的質(zhì)量比約為3 100。7)將Iml成品溶膠滴加在2cmX 2cm大小的ITO-PET襯底上，在室溫下干燥成膜。8)將干燥后的薄膜作為工作電極，Pt作為對(duì)電極，O. 5M Na2S04作為電解液，350W氙燈作為光源，在不加偏壓的情況下，用CHI660D電化學(xué)工作站測(cè)量薄膜的光電流，得到的光電流為O. 56 μ A0
權(quán)利要求
1.一種制備石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠的方法，包括下述步驟 1)將氧化石墨烯溶于溶劑中，得到氧化石墨烯溶液，并用酸調(diào)節(jié)其PH值至I 6; 2)將鈦酸四正丁酯和異丙醇的混合液加入到步驟I)得到的氧化石墨烯溶液中，并將混合物進(jìn)行冷凝回流，得到溶膠； 3)向所述溶膠中加入還原劑進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后對(duì)溶膠依次進(jìn)行超聲處理、滲析凈化處理，得到石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟I)中所述溶劑為水或乙醇；步驟I)中所述酸為鹽酸、硝酸或硫酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于步驟2)中所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯與鈦酸四正丁酯的質(zhì)量比為0.03125 100 I. 250 100。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于步驟2)中所述冷凝回流是通過(guò)水浴或油浴加熱進(jìn)行的，所述水浴或油浴的溫度為50°C 150°C;所述冷凝回流時(shí)間不少于12小時(shí)，具體為12 24小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于步驟3)中所述還原劑為肼；所述還原劑與所述溶膠中氧化石墨烯的配比為I y L肼(0. Img 5mg)氧化石墨烯所述反應(yīng)在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行，所述反應(yīng)的溫度為80°C以上，具體為95°C 150°C，所述反應(yīng)的時(shí)間大于I小時(shí)，具體為5 12小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于步驟3)所述超聲處理的功率為100 1000W，超聲時(shí)間大于20分鐘，具體為I 5小時(shí)。
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述方法制備得到的石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠，其特征在于所述石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠中石墨烯及其氧化物與氧化鈦的質(zhì)量比為0. I : 100 4 : 100。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠，其特征在于所述石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠中氧化鈦顆粒的粒徑在2-20納米之間。
10.一種石墨烯/氧化鈦復(fù)合薄膜，是將權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠涂覆于襯底上，干燥后得到的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠及其制備方法。該復(fù)合納米溶膠是按照包括下述步驟的方法制備得到的1)將氧化石墨烯溶于溶劑中，得到氧化石墨烯溶液，并用酸調(diào)節(jié)其pH值；2)將鈦酸四正丁酯和異丙醇的混合液加入到步驟1)得到的氧化石墨烯溶液中，并將混合物進(jìn)行冷凝回流，得到溶膠；3)向所述溶膠中加入還原劑進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后對(duì)溶膠依次進(jìn)行超聲處理、滲析凈化處理，得到石墨烯/氧化鈦復(fù)合納米溶膠。本發(fā)明的復(fù)合納米溶膠中氧化鈦顆粒非常小，通過(guò)pH值的調(diào)整可使溶膠長(zhǎng)期穩(wěn)定存在，并可通過(guò)旋涂、噴涂、滾涂、滴涂的方式在各種襯底上制備透明的氧化鈦/石墨烯復(fù)合功能薄膜。
文檔編號(hào)H01G9/20GK102631910SQ20121007466
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者上官文峰, 孫洋洲, 蘇佳純, 高寒陽(yáng) 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué), 中國(guó)海洋石油總公司, 中海油新能源投資有限責(zé)任公司