一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法。将石墨烯粉末与氯酸钠加入到浓硫酸中，冰浴状态下搅拌，在石墨烯表面修饰上含氧基团，将氯化钙加入功能化石墨烯分散液，混合均匀后加热到60‑90℃，以0.5‑2mL/min的速度向溶液中滴加氢氧化钠溶液，滴加完毕后继续保温30‑60min，离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理0.5‑2h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。本发明专利技术所公开的方法在石墨烯表面原位生成氢氧化钙纳米颗粒，颗粒分布均匀，反应条件温和，具备制备简单、成本低、易于工业化批量生产的特点。

Preparation of calcium hydroxide/graphene Nanocomposites

The invention provides a preparation method of calcium hydroxide/graphene nanocomposite. Graphene powder and sodium chlorate were added into concentrated sulphuric acid, stirred in ice bath, oxygen-containing groups were modified on graphene surface, calcium chloride was added into functional graphene dispersion solution, mixed evenly and heated to 60 90 C. Sodium hydroxide solution was dripped into solution at the speed of 0.5 2 mL/min. After dripping, sodium hydroxide solution was kept for 30 60 min. After centrifugal water washing, vacuum drying was carried out to protect gas. Calcium hydroxide/graphene nanocomposite powders were prepared by heating at 400 C for 0.5 2 h. The method disclosed in the invention in-situ generates calcium hydroxide nanoparticles on the surface of graphene with uniform particle distribution, mild reaction conditions, simple preparation, low cost and easy industrial batch production.

【技术实现步骤摘要】
一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法
本专利技术涉及复合材料制备领域，尤其涉及一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法。
技术介绍
氢氧化钙是常用的建筑材料，也用作杀菌剂和化工原料等，在医疗、冶金、玻璃、造纸、制革、电石以及土壤改良、水处理、气体净化等方面具有广泛的用途。纳米氢氧化钙可用于壁画修复，对纸质文物进行脱酸，加固石质文物，其在文物保护中的应用逐渐受到了人们的关注。纳米氢氧化钙的制备方法有溶胶凝胶法、沉淀法、离子交换法等。但是，这些方法合成的纳米氢氧化钙一直存在易团聚、难分散的缺点，从而限制了其在文物保护中的应用。李炫华在专利技术专利《一种高稳定性氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料及制备方法》(申请号201610325983.5)中将氧化石墨烯和纳米氢氧化钙按照一定比例混合水热即可制得氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料，氢氧化钙纳米颗粒被石墨烯包裹而成单分散状态，复合材料在异丙醇中分散良好。但是，这种方法是将已经制备好的氢氧化钙纳米颗粒与石墨烯复合，不能充分发挥石墨烯的分散作用。石墨烯作为纳米颗粒的载体以及复合材料的组成部分，不仅影响到复合材料的性能，也直接参与到无机颗粒的反应生成过程，影响到无机纳米颗粒最终的尺寸大小。发展新的复合材料的制备方法，可进一步改善纳米氢氧化钙易团聚、难分散的缺点。
技术实现思路
提出了一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法，在石墨烯表面原位合成氢氧化钙纳米颗粒，利用石墨烯的分散、承载及隔离作用有效提阻止氢氧化钙纳米颗粒的团聚。本专利技术采用如下技术方案：一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将石墨烯粉末与氯酸钠加入到浓硫酸中，冰浴状态下搅拌，在石墨烯表面修饰上含氧基团，反应后将石墨烯离心清洗得到粉末，将粉末加入到水溶液中，超声后得到功能化石墨烯分散液；(2)将氯化钙加入功能化石墨烯分散液，常温搅拌，混合均匀后继续搅拌并加热到60-90℃，以0.5-2mL/min的速度向溶液中滴加氢氧化钠溶液，滴加完毕后继续保温30-60min，反应完毕后将溶液自然冷却到室温，离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理0.5-2h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。步骤(1)中的氯酸钠与石墨烯的质量比为6-12，在冰浴的状态下搅拌时间为2-24h。步骤(1)中的石墨烯分散液浓度为0.5-2mg/mL。步骤(2)中氯化钙与石墨烯的添加量以石墨烯质量为氢氧化钙/石墨烯复合材料质量的10-30％为参考。步骤(2)中常温搅拌时间为0.5-4h，钙离子吸附在石墨烯表面含氧基团位置，产生絮凝现象。步骤(2)中氢氧化钠溶液浓度为0.4-2.3mmol/mL，氢氧化钠加入量需超过氢氧化钙中羟基与钙的原子比，加入的氢氧化钠与氯化钙的摩尔数比值大于2。本专利技术具有如下优势：(1)在石墨烯表面修饰上含氧基团，可以极大改善石墨烯在溶液中的分散性能，并为钙离子提供均匀的吸附位点。(2)钙离子因静电吸附和化学吸附作用均匀吸附在具有分散和承载作用的功能化石墨烯表面，有利于氢氧化钠加入后在石墨烯表面原位生成氢氧化钙纳米颗粒，使颗粒分布均匀，阻止石墨烯自身的叠加及氢氧化钙颗粒的团聚。(3)过量氢氧化钠具有还原效果，保护气氛中400℃加热处理也可以去除掉功能化石墨烯中的含氧基团，还原后的石墨烯更加稳定。(4)反应条件温和，具备制备简单、成本低、易于工业化批量生产的特点。附图说明图1为本专利技术方法制备功能化石墨烯材料的透射电镜图。图2为本专利技术方法制备氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的透射电镜图。具体实施方式为便于理解本专利技术，本专利技术列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。实施例1(1)将100mg石墨烯粉末与600mg氯酸钠加入到50mL浓硫酸中，冰浴状态下搅拌6h。(2)将修饰后的功能化石墨烯离心清洗，烘干得到粉末，将粉末加入水溶液中，超声1h，得到1mg/mL的功能化石墨烯水分散液。(3)将10mmol氯化钙加入功能化石墨烯分散液，常温搅拌1h，混合均匀后，继续搅拌并加热到90℃。(4)以1mL/min的速度向溶液中滴加1mmol/mL氢氧化钠溶液，共滴加12mL，滴加完毕后继续保温30min。(5)离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理1h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。图1包含本实施例制备功能化石墨烯材料的透射电镜图。图2包含本实施例制备氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的透射电镜图。实施例2(1)将100mg石墨烯粉末与800mg氯酸钠加入到50mL浓硫酸中，冰浴状态下搅拌6h。(2)将修饰后的功能化石墨烯离心清洗，烘干得到粉末，将粉末加入水溶液中，超声1h，得到1mg/mL的功能化石墨烯水分散液。(3)将10mmol氯化钙加入功能化石墨烯分散液，常温搅拌1h，混合均匀后，继续搅拌并加热到90℃。(4)以1mL/min的速度向溶液中滴加1mmol/mL氢氧化钠溶液，共滴加12mL，滴加完毕后继续保温30min。(5)离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理1h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。实施例3(1)将100mg石墨烯粉末与600mg氯酸钠加入到50mL浓硫酸中，冰浴状态下搅拌6h。(2)将修饰后的功能化石墨烯离心清洗，烘干得到粉末，将粉末加入水溶液中，超声1h，得到0.5mg/mL的功能化石墨烯水分散液。(3)将10mmol氯化钙加入功能化石墨烯分散液，常温搅拌1h，混合均匀后，继续搅拌并加热到90℃。(4)以1mL/min的速度向溶液中滴加1mmol/mL氢氧化钠溶液，共滴加12mL，滴加完毕后继续保温30min。(5)离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理1h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。实施例4(1)将100mg石墨烯粉末与600mg氯酸钠加入到50mL浓硫酸中，冰浴状态下搅拌6h。(2)将修饰后的功能化石墨烯离心清洗，烘干得到粉末，将粉末加入水溶液中，超声1h，得到1mg/mL的功能化石墨烯水分散液。(3)将10mmol氯化钙加入功能化石墨烯分散液，常温搅拌2h，混合均匀后，继续搅拌并加热到90℃。(4)以1mL/min的速度向溶液中滴加1mmol/mL氢氧化钠溶液，共滴加12mL，滴加完毕后继续保温30min。(5)离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理1h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。申请人声明，本专利技术通过上述实施例来说明本专利技术的详细工艺设备和工艺流程，但本专利技术并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本专利技术必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属
的技术人员应该明了，对本专利技术的任何改进，对本专利技术产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本专利技术的保护范围和公开范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将石墨烯粉末与氯酸钠加入到浓硫酸中，冰浴状态下搅拌，在石墨烯表面修饰上含氧基团，反应后将石墨烯离心清洗得到粉末，将粉末加入到水溶液中，超声后得到功能化石墨烯分散液；(2)将氯化钙加入功能化石墨烯分散液，常温搅拌，混合均匀后继续搅拌并加热到60‑90℃，以0.5‑2mL/min的速度向溶液中滴加氢氧化钠溶液，滴加完毕后继续保温30‑60min，反应完毕后将溶液自然冷却到室温，离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理0.5‑2h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。

【技术特征摘要】
1.一种氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将石墨烯粉末与氯酸钠加入到浓硫酸中，冰浴状态下搅拌，在石墨烯表面修饰上含氧基团，反应后将石墨烯离心清洗得到粉末，将粉末加入到水溶液中，超声后得到功能化石墨烯分散液；(2)将氯化钙加入功能化石墨烯分散液，常温搅拌，混合均匀后继续搅拌并加热到60-90℃，以0.5-2mL/min的速度向溶液中滴加氢氧化钠溶液，滴加完毕后继续保温30-60min，反应完毕后将溶液自然冷却到室温，离心水洗后真空干燥，保护气氛中400℃加热处理0.5-2h，得到氢氧化钙/石墨烯纳米复合材料粉末。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的氯酸钠与石墨烯的质量比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗中正，吴帅，朱海霞，
申请(专利权)人：盐城师范学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32