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一种氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-11-07
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-04-30
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-04-19
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-11-07
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201811315737.7 申请日 2018-11-07
公开/公告号 CN109573997B 公开/公告日 2022-04-19
授权日 2022-04-19 预估到期日 2038-11-07
申请年 2018年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 C01B32/198C01B32/194C01G3/12 主分类号 C01B32/198
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 3
权利要求数量 4 非专利引证数量 1
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证 1、CN 108597906 A,2018.09.28CN 103232058 A,2013.08.07孔详权,等.还原氧化石墨烯-硫化铜纳米复合材料的制备及在癌症热疗中的应用《.高等学校化学学报》.2016,第1-6页.;
引用专利 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 江苏城乡建设职业学院 当前专利权人 江苏城乡建设职业学院
发明人 张超、王匀、绕鹏 第一发明人 张超
地址 江苏省常州市钟楼区殷村职教园和裕路1号 邮编 213147
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省常州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
常州佰业腾飞专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
高姗
摘要
本发明涉及石墨烯复合材料技术领域,尤其是一种氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)按比例称取氧化石墨烯rGO、硝酸铜CuNO3与硫化钠Na2S溶于溶剂中,再将溶液转移至密封的烧杯内,搅拌后即制得混合溶液;(2)将步骤(1)所得的混合溶液转移至水热反应釜中,再将水热反应釜置于烘箱中进行水热反应,烘箱温度为160℃‑280℃;(3)将步骤(2)所得的水热反应产物在离心机中进行离心清洗,然后将产物置于干燥箱中烘干;(4)将步骤(3)所得的产物置于管式炉中进行程序控制升温,终止温度为600℃‑1000℃,保温后,在氩气为保护气体下烧结,以使其碳化,即可得到目标复合材料。
  • 摘要附图
    一种氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法
  • 说明书附图:图1
    一种氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法
  • 说明书附图:图2
    一种氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法
  • 说明书附图:图3
    一种氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法
  • 说明书附图:图4
    一种氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法
  • 说明书附图:图5
    一种氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-04-19 授权
2 2019-04-30 实质审查的生效 IPC(主分类): C01B 32/198 专利申请号: 201811315737.7 申请日: 2018.11.07
3 2019-04-05 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按比例称取氧化石墨烯rGO、硝酸铜CuNO3与硫化钠Na2S溶于溶剂中,再将溶液转移至密封的烧杯内,采用磁力搅拌器搅拌,搅拌速率为350rpm‑500rpm,搅拌后即制得混合溶液;氧化石墨烯、硝酸铜和硫酸钠的质量比为1:1:1‑8:4:1;溶剂为无水乙醇或N,N‑二甲基甲酰胺;
(2)将步骤(1)所得的混合溶液转移至水热反应釜中,再将水热反应釜置于烘箱中进行水热反应,烘箱温度为160℃‑280℃;反应时间为3h‑24h;
(3)将步骤(2)所得的水热反应产物在离心机中进行离心清洗,然后将产物置于干燥箱中烘干;
(4)将步骤(3)所得的产物置于管式炉中进行程序控制升温,管式炉升温速率为6℃/min‑8℃/min,终止温度为600℃‑1000℃,保温时间为30min‑150min,保温后,在氩气为保护气体下烧结,以使其碳化,即可得到目标复合材料。

2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,搅拌时间为6h‑8h。

3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,离心速度为6000rpm‑8000rpm,离心次数为8‑10次,离心溶剂为超纯水或乙醇。

4.根据权利要求1所述的氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,干燥温度为40℃‑50℃,干燥时间为12h‑24h。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及石墨烯复合材料技术领域,具体领域为一种氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法。

背景技术

[0002] 石墨烯是一种由碳原子组成的二维碳纳米材料,具有优异的物理学特性,在材料科学、信息科学、能源、生物医药等方面具有广泛的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯也是已知强度最高的材料之一,而且还具有很好的韧性,因此是制备高强新材料的首选。常见的石墨烯复合材料有:石墨烯‑纳米粒子复合材料、石墨烯聚合物复合材料、石墨烯‑碳基材料复合材料和石墨烯‑金属基复合材料等。石墨烯具有超高的导热率,添加在金属基体中,在能够提高复合材料力学性能同时,提高了金属基复合材料的导热率。
[0003] 氧化石墨烯是石墨烯的衍生物,它具有制备简单、易得,且具有良好的亲水特性,在水溶液中不容易发生团聚。
[0004] 但目前对于氧化石墨烯负载金属材料的制备方法比较复杂,且能耗较高,这和绿色能源的发展理念背道而驰。基于此,开发一种制备方法简单、绿色环保的氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法具有较大意义。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法,以解决现有技术的制备方法复杂、能耗较高等问题。
[0006] 为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
[0007] 一种氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的制备方法,包括以下步骤:
[0008] (1)按比例称取氧化石墨烯rGO、硝酸铜CuNO3与硫化钠Na2S溶于溶剂中,再将溶液转移至密封的烧杯内,搅拌后即制得混合溶液;
[0009] (2)将步骤(1)所得的混合溶液转移至水热反应釜中,再将水热反应釜置于烘箱中进行水热反应,烘箱温度为160℃‑280℃;
[0010] (3)将步骤(2)所得的水热反应产物在离心机中进行离心清洗,然后将产物置于干燥箱中烘干;
[0011] (4)将步骤(3)所得的产物置于管式炉中进行程序控制升温,终止温度为600℃‑1000℃,保温后,在氩气为保护气体下烧结,以使其碳化,即可得到目标复合材料。
[0012] 其中,所述步骤(1)中,氧化石墨烯、硝酸铜和硫酸钠的质量比为1:1:1‑8:4:1。
[0013] 其中,所述步骤(1)中,溶剂为无水乙醇或N,N‑二甲基甲酰胺。
[0014] 其中,所述步骤(1)中,采用磁力搅拌器搅拌,搅拌速率为350rpm‑500rpm。
[0015] 其中,所述步骤(1)中,搅拌时间为6h‑8h。
[0016] 其中,所述步骤(2)中,反应时间为3h‑24h。
[0017] 其中,所述步骤(3)中,离心速度为6000rpm‑8000rpm,离心次数为8‑10次,离心溶剂为超纯水或乙醇。
[0018] 其中,所述步骤(3)中,干燥温度为40℃‑50℃,干燥时间为12h‑24h。
[0019] 其中,所述步骤(4)中,管式炉升温速率为6℃/min‑8℃/min。
[0020] 其中,所述步骤(4)中,保温时间为30min‑150min。
[0021] 将所制备复合材料的形貌及晶体结构利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对步骤(4)所得产物进行表征,证实所制备材料为氧化石墨烯负载硫化铜。
[0022] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0023] (1)本发明制备的复合材料呈现为纤维状,具有良好的形貌;
[0024] (2)本发明制备的复合材料物相纯度高,没有掺杂其他杂原子;
[0025] (3)本发明制备的复合材料工艺简单、环保,且容易实现商业化生产。

实施方案

[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0032] 实施例1
[0033] 本实施方式中氧化石墨烯负载硫化铜复合材料是按以下步骤实现:
[0034] (1)称取1g氧化石墨烯、1g硝酸铜和1g硫化钠溶于乙醇溶剂中,再将溶液转移至密封的烧杯内,置于磁力搅拌器上搅拌,搅拌速率为350rpm,搅拌6h后,即制得混合溶液;
[0035] (2)将步骤(1)所得的混合溶液转移至水热反应釜中,再将水热反应釜置于烘箱中进行水热反应,烘箱温度设置为160℃,反应时间为3h;
[0036] (3)将步骤(2)所得的水热反应产物在离心机中进行离心清洗,离心速度为6000rpm,离心次数为8次,离心溶剂为超纯水;然后将产物置于干燥箱中烘干,干燥温度为
40℃,干燥时间为12h;
[0037] (4)将步骤(3)所得的产物置于管式炉中进行程序控制升温,管式炉升温速率为6℃/min,终止温度为600℃,保温时间为30min,在氩气为保护气体下烧结,以使其碳化,即可得到目标复合材料,材料的SEM图和XRD图分别参照图1和图5。
[0038] 实施例2
[0039] 本实施方式中氧化石墨烯负载硫化铜复合材料采用以下步骤实现:
[0040] (1)称取8g氧化石墨烯、1g硝酸铜和1g硫化钠溶于超纯水中,再将溶液转移至密封的烧杯内,置于磁力搅拌器上搅拌,搅拌速率为400rpm,搅拌7h后,即制得混合溶液;
[0041] (2)将步骤(1)所得的混合溶液转移至水热反应釜中,再将水热反应釜置于烘箱中进行水热反应,烘箱温度设置为200℃,反应时间为10h;
[0042] (3)将步骤(2)所得的水热反应产物在离心机中进行离心清洗,离心速度为7000rpm,离心次数为9次,离心溶剂为乙醇;然后将产物置于干燥箱中烘干,干燥温度为45℃,干燥时间为18h;
[0043] (4)将步骤(3)所得的产物置于管式炉中进行程序控制升温,管式炉升温速率为7℃/min,终止温度为800℃,保温时间为50min,在氩气为保护气体下烧结,以使其碳化,即可得到目标复合材料。
[0044] 实施例3
[0045] 本实施方式中氧化石墨烯负载硫化铜复合材料采用以下步骤实现:
[0046] (1)称取8g氧化石墨烯、4g硝酸铜和1g硫化钠溶于超纯水中,再将溶液转移至密封的烧杯内,置于磁力搅拌器上搅拌,搅拌速率为500rpm,搅拌8h后,即制得混合溶液;
[0047] (2)将步骤(1)所得的混合溶液转移至水热反应釜中,再将水热反应釜置于烘箱中进行水热反应,烘箱温度设置为280℃,反应时间为24h;
[0048] (3)将步骤(2)所得的水热反应产物在离心机中进行离心清洗,离心速度为8000rpm,离心次数为10次,离心溶剂为超纯水或乙醇;然后将产物置于干燥箱中烘干,干燥温度为50℃,干燥时间为24h;
[0049] (4)将步骤(3)所得的产物置于管式炉中进行程序控制升温,管式炉升温速率为8℃/min,终止温度为1000℃,保温时间为150min,在氩气为保护气体下烧结,以使其碳化,即可得到目标复合材料。
[0050] 为了突出本发明的有益效果,还进行了以下对比例试验。
[0051] 对比例1
[0052] (1)称取1g硝酸铜和1g硫化钠溶于乙醇溶剂中,再将溶液转移至密封的烧杯内,置于磁力搅拌器上搅拌,搅拌速率为350rpm,搅拌6h后,即制得混合溶液;
[0053] (2)将步骤(1)所得的混合溶液转移至水热反应釜中,再将水热反应釜置于烘箱中进行水热反应,烘箱温度设置为160℃,反应时间为3h;
[0054] (3)将步骤(2)所得的水热反应产物在离心机中进行离心清洗,离心速度为6000rpm,离心次数为8次,离心溶剂为超纯水;然后将产物置于干燥箱中烘干,干燥温度为
40℃,干燥时间为12h;
[0055] (4)将步骤(3)所得的产物置于管式炉中进行程序控制升温,管式炉升温速率为6℃/min,终止温度为600℃,保温时间为30min,在氩气为保护气体下烧结,以使其碳化,即可得到目标复合材料。
[0056] 对比例1制备过程中未加入石墨烯。
[0057] 对比例2
[0058] (1)称取1g氧化石墨烯和1g硝酸铜溶于乙醇溶剂中,再将溶液转移至密封的烧杯内,置于磁力搅拌器上搅拌,搅拌速率为350rpm,搅拌6h后,即制得混合溶液;
[0059] (2)将步骤(1)所得的混合溶液转移至水热反应釜中,再将水热反应釜置于烘箱中进行水热反应,烘箱温度设置为160℃,反应时间为3h;
[0060] (3)将步骤(2)所得的水热反应产物在离心机中进行离心清洗,离心速度为6000rpm,离心次数为8次,离心溶剂为超纯水;然后将产物置于干燥箱中烘干,干燥温度为
40℃,干燥时间为12h;
[0061] (4)将步骤(3)所得的产物置于管式炉中进行程序控制升温,管式炉升温速率为6℃/min,终止温度为600℃,保温时间为30min,在氩气为保护气体下烧结,以使其碳化,即可得到目标复合材料。
[0062] 对比例2制备过程中未加入硫化钠。
[0063] 对比例3
[0064] (1)称取1g氧化石墨烯和1g硫化钠溶于乙醇溶剂中,再将溶液转移至密封的烧杯内,置于磁力搅拌器上搅拌,搅拌速率为350rpm,搅拌6h后,即制得混合溶液;
[0065] (2)将步骤(1)所得的混合溶液转移至水热反应釜中,再将水热反应釜置于烘箱中进行水热反应,烘箱温度设置为160℃,反应时间为3h;
[0066] (3)将步骤(2)所得的水热反应产物在离心机中进行离心清洗,离心速度为6000rpm,离心次数为8次,离心溶剂为超纯水;然后将产物置于干燥箱中烘干,干燥温度为
40℃,干燥时间为12h;
[0067] (4)将步骤(3)所得的产物置于管式炉中进行程序控制升温,管式炉升温速率为6℃/min,终止温度为600℃,保温时间为30min,在氩气为保护气体下烧结,以使其碳化,即可得到目标复合材料。
[0068] 对比例3制备过程中未加入硝酸铜。
[0069] 由图1‑4,对比例1‑3和实施例1相比可以看出:(1)氧化石墨烯、硝酸铜和硫化钠三者对于制备所述材料是缺一不可的;(2)不同的投料顺序和投料比都会影响制备出材料的表征特性。
[0070] 对比例4
[0071] 专利CN108597906A报道了一种纤维/石墨烯/硫化铜柔性电极材料的制备方法,具体为:
[0072] 将氧化石墨烯粉末加入到去离子水中,超声60min制成浓度为1.5mg/L的氧化石墨烯悬浮液。棉织物用1mol/L的氢氧化钠溶液于100℃处理2h,然后用去离子水清洗干净,于110℃干燥箱中烘干2h。将预处理后的棉织物浸渍到制备好的氧化石墨烯悬浮液中,于室温下搅拌30min后,置于50℃真空烘箱中干燥2h,重复浸渍‑烘干过程20次。将棉布/氧化石墨烯复合织物浸入到浓度为0.5mol/L的NaBH4溶液中,于室温条件搅拌12h,然后取出用去离子水清洗3遍,于100℃烘干2h,还原得到棉布/石墨烯复合材料
[0073] 该方法所述的制备工艺复杂,且使用的药品种类及用量较多,工艺成本高。
[0074] 对比例5
[0075] 东北电力大学,杨柳,硕士学位论文《石墨烯负载硫化铜/硫化锌复合材料制备及光催化性能研究》给出了一种石墨烯负载硫化铜的制备方法:
[0076] 采用两步法制备Cu S/rGO复合材料时,首先采用水热法制备层状CuS微球,然后采用超声复合法制备Cu S/r GO复合材料。
[0077] 采用水热法制备层状Cu S/Zn S微球的实验过程如下:
[0078] (1)称取0.364gC TAB置于72mL去离子水中,将其超声至CTAB完全分散,溶液澄清透明;
[0079] (2)向溶液中分别加入0.725g Cu(NO3)2·3H2O,同时磁力搅拌,使其完全溶解后,加入0.685g硫脲,继续磁力搅拌至完全溶解;
[0080] (3)将上述溶液移至100m L聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中,然后在150℃鼓风干燥箱内恒温加热24h;
[0081] (4)反应完成后,待反应釜冷却至室温,通过高速离心,得到墨绿色产物,用去离子水和乙醇清洗去除杂质,最后在50℃下真空干燥,得到CuS球形材料。
[0082] 采用超声复合法制备Cu S/r GO复合材料的实验过程如下:
[0083] (1)采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯;
[0084] (2)称取一定质量的Cu S球形材料和氧化石墨烯,加入60m L去离子水,超声处理2h;
[0085] (3)在体系中加入一定量的水合肼,氧化石墨与水合肼的质量比为10:8。然后在95℃油浴中恒温反应2h;
[0086] (4)将上述溶液继续超声2h,通过高速离心分离,得到黑色产物,用去离子水和乙醇清洗去除杂质,在50℃下真空干燥。即制备出Cu S/r GO复合材料。
[0087] 该方法制备工艺复杂,成本高,且无法实现工业化制备,产率低。
[0088] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

附图说明

[0026] 图1为实施例1制备的氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的SEM图;
[0027] 图2为对比例1制备的氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的SEM图;
[0028] 图3为对比例2制备的氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的SEM图;
[0029] 图4为对比例3制备的氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的SEM图;
[0030] 图5为实施例1制备的氧化石墨烯负载硫化铜复合材料的XRD图。
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