技术领域
[0001] 本
发明涉及一种复合型材料制备方法，更具体一点说，涉及一种ZnO量子点/氧化
石墨烯复合型材料制备方法。
背景技术
[0002] 纳米
复合材料由于其优良的综合性能，特别是其性能的可设计性被广泛应用于化学、光学和电学等领域。近年来，纳米复合材料越来越得到重视。
[0003] 氧化锌作为一种常用的
半导体，是典型的金属氧化物。氧化锌除了作为一种化学添加剂，应用于塑料、
橡胶等，还具有优异的常温发光性能，应用于半导体领域的
薄膜晶体管、发光
二极管。与传统的锌基材料相比，氧化锌量子点具有更好的光
稳定性、更大的
比表面积、更大的表面的活性和更强的
吸附能
力，在功能材料应用领域具有更广泛的前景。
[0004] 氧化石墨烯是一种性能优异的新型炭材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。石墨粉末经化学氧化及剥离后便可制备氧化石墨烯，其具有
聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性，因此氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料是具有广泛的应用领域。
[0005] 目前，许多研究者利用石墨烯和ZnO各自不同特性，将ZnO掺杂到石墨烯上，并对新的复合材料的应用性能进行了大量研究。例如，ZnO
纳米棒和石墨烯复合物用于气体
传感器，还原氧化石墨烯与ZnO复合物用于紫外光电探测等。尤其是将氧化锌量子点复合于氧化石墨烯上制备出独特的纳米复合材料引起了更广泛关注，但目前的制备方法还存在一些问题：实验周期长、方法复杂、成本高，实验过程污染环境；需要在高温下制备能耗高，实验过程不可控，安全性较低；不能应用在具有爆炸性、可燃性和有毒有害的环境中。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于克服
现有技术的不足，提供具有制备周期短、低成本、低能耗、实验过程可控、安全性高等技术特点的一种ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料制备方法。
[0007] 本发明提供的一种ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料制备方法，它采用如下步骤：
[0008] 1)将天然石墨原料均匀分散于98％浓
硫酸中，在酸性条件下加入高锰酸
钾、去离子
水，搅拌1-4h，再将反应后的液体稀释，缓慢加入双氧水，搅拌5-20min，静置过夜，获得沉淀物；
[0009] 2)将步骤1)获得的沉淀物依次用
盐酸和去离子水在4500-6000r/min的转速下离心洗涤3-8min，直至离心后上清液pH值为4-7，获得离心产物；
[0010] 3)取步骤2)获得的离心产物用
透析袋进行透析，透析1-3周，然后超声3-5h，得到氧化石墨炼水溶液，在40-60℃条件下干燥36-72h，得到传统氧化石墨烯样品；
[0011] 4)按
质量份数，取0.01-0.04份步骤3)获得的传统氧化石墨烯样品，在三颈烧瓶中超声分散于30-50份浓度为20-30％的
乙醇溶液中，再将三颈烧瓶置于30-50℃恒温水浴锅内，并加磁力搅拌，然后用微量进样器以0.1-0.3mL/min的速度缓慢向三颈烧瓶内滴加1-5份浓度为10-30mM的无水
醋酸锌的酒精溶液和0.5-2.5份浓度为40-60mM的六次甲基四铵的水溶液，反应4-16h，对混合溶液进行离心、多次洗涤、过滤、干燥，最终获得ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料。
[0012] 作为一种优选，步骤1)中所述天然石墨粉、浓硫酸、高锰酸钾及双氧水之间的重量比为1：10-100：2-6：3-6。
[0013] 本发明提供的一种ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料制备方法，它采用如下步骤：
[0014] 1)将天然石墨原料均匀分散于98％浓硫酸中，在酸性条件下加入高锰酸钾、去离子水，搅拌2.5h后将反应后的液体稀释，缓慢加入双氧水，搅拌13min，静置过夜，获得沉淀物；
[0015] 2)将步骤1)获得的沉淀物依次用盐酸和去离子水在5200r/min的转速下离心洗涤6min，直至离心后上清液pH值为5.5，获得离心产物；
[0016] 3)取步骤2)获得的离心产物用透析袋进行透析，透析2周，然后超声4h，得到氧化石墨炼水溶液，在50℃条件下干燥54h得到传统氧化石墨烯样品；
[0017] 4)按质量份数取0.025份步骤3)获得的传统氧化石墨烯样品，在三颈烧瓶中超声分散于40份浓度为25％的乙醇溶液中，再将三颈烧瓶置于40℃恒温水浴锅内，并加磁力搅拌，然后用微量进样器以0.15mL/min的速度缓慢向三颈烧瓶内滴加3份浓度为20mM的无水醋酸锌的酒精溶液和1.5份浓度为50mM的六次甲基四铵的水溶液，反应10h，对混合溶液进行离心、多次洗涤、过滤、干燥，最终获得ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料。
[0018] 作为一种优选，步骤1)中所述天然石墨粉、浓硫酸、高锰酸钾及双氧水之间的重量比为1：55：4：4.5。
[0019] 本发明的有效益效果：优化了液相氧化过程，缩短了制备周期，减少了成本，得到了结构性能良好的氧化石墨烯；低温下水浴制备制得，低能耗，实验过程可控，安全性高；方法简便、成本低、实验过程绿色环保；气体分子与氧化石墨烯之间有更强的交互作用，有着更好的气敏探测潜力；适宜于应用在爆炸性、可燃性和有毒有害的环境
具体实施方式
[0020] 下面将结合具体
实施例对本发明作详细的介绍：
[0021] 本发明所述的一种ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料制备方法，采用如下步骤：
[0022] 1)将天然石墨原料均匀分散于98％浓硫酸中，在酸性条件下加入高锰酸钾、去离子水，搅拌1-4h，再将反应后的液体稀释，缓慢加入双氧水，搅拌5-20min，静置过夜，获得沉淀物；
[0023] 2)将步骤1)获得的沉淀物依次用盐酸和去离子水在4500-6000r/min的转速下离心洗涤3-8min，直至离心后上清液pH值为4-7，获得离心产物；
[0024] 3)取步骤2)获得的离心产物用透析袋进行透析，透析1-3周，然后超声3-5h，得到氧化石墨炼水溶液，在40-60℃条件下干燥36-72h，得到传统氧化石墨烯样品；
[0025] 4)按质量份数，取0.01-0.04份步骤3)获得的传统氧化石墨烯样品，在三颈烧瓶中超声分散于30-50份浓度为20-30％的乙醇溶液中，再将三颈烧瓶置于30-50℃恒温水浴锅内，并加磁力搅拌，然后用微量进样器以0.1-0.3mL/min的速度缓慢向三颈烧瓶内滴加1-5份浓度为10-30mM的无水醋酸锌的酒精溶液和0.5-2.5份浓度为40-60mM的六次甲基四铵的水溶液，反应4-16h，对混合溶液进行离心、多次洗涤、过滤、干燥，最终获得ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料。
[0026] 作为一种优选的实施例，步骤1)中所述天然石墨粉、浓硫酸、高锰酸钾及双氧水之间的重量比为1：10-100：2-6：3-6。
[0027] 实施例1：一种ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料制备方法，该制备方法采用如下步骤：
[0028] 1)将天然石墨原料均匀分散于98％浓硫酸中，在酸性条件下加入高锰酸钾、去离子水，搅拌1h，再将反应后的液体稀释，缓慢加入双氧水，搅拌5min，静置过夜，获得沉淀物，添加的天然石墨粉、浓硫酸、高锰酸钾及双氧水之间的重量比为1：10：2：3；
[0029] 2)将步骤1)获得的沉淀物依次用盐酸和去离子水在4500r/min的转速下离心洗涤3min，直至离心后上清液pH值为4，获得离心产物；
[0030] 3)取步骤2)获得的离心产物用透析袋进行透析，透析1周，然后超声3h，得到氧化石墨炼水溶液，在40℃条件下干燥36h，得到传统氧化石墨烯样品；
[0031] 4)按质量份数，取0.01份步骤3)获得的传统氧化石墨烯样品，在三颈烧瓶中超声分散于30份浓度为20％的乙醇溶液中，再将三颈烧瓶置于30℃恒温水浴锅内，并加磁力搅拌，然后用微量进样器以0.1mL/min的速度缓慢向三颈烧瓶内滴加1份浓度为10mM的无水醋酸锌的酒精溶液和0.5份浓度为40mM的六次甲基四铵的水溶液，反应4h，对混合溶液进行离心、多次洗涤、过滤、干燥，最终获得ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料。
[0032] 实施例2：一种ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料制备方法，该制备方法采用如下步骤：
[0033] 1)将天然石墨原料均匀分散于98％浓硫酸中，在酸性条件下加入高锰酸钾、去离子水，搅拌2.5h后将反应后的液体稀释，缓慢加入双氧水，搅拌13min，静置过夜，获得沉淀物，添加的天然石墨粉、浓硫酸、高锰酸钾及双氧水之间的重量比为1：55：4：4.5；
[0034] 2)将步骤1)获得的沉淀物依次用盐酸和去离子水在5200r/min的转速下离心洗涤6min，直至离心后上清液pH值为5.5，获得离心产物；
[0035] 3)取步骤2)获得的离心产物用透析袋进行透析，透析2周，然后超声4h，得到氧化石墨炼水溶液，在50℃条件下干燥54h得到传统氧化石墨烯样品；
[0036] 4)按质量份数取0.025份步骤3)获得的传统氧化石墨烯样品，在三颈烧瓶中超声分散于40份浓度为25％的乙醇溶液中，再将三颈烧瓶置于40℃恒温水浴锅内，并加磁力搅拌，然后用微量进样器以0.15mL/min的速度缓慢向三颈烧瓶内滴加3份浓度为20mM的无水醋酸锌的酒精溶液和1.5份浓度为50mM的六次甲基四铵的水溶液，反应10h，对混合溶液进行离心、多次洗涤、过滤、干燥，最终获得ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料。
[0037] 实施例3：一种ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料制备方法，该制备方法采用如下步骤：
[0038] 1)将天然石墨原料均匀分散于98％浓硫酸中，在酸性条件下加入高锰酸钾、去离子水，搅拌1-4h，再将反应后的液体稀释，缓慢加入双氧水，搅拌5-20min，静置过夜，获得沉淀物，添加的天然石墨粉、浓硫酸、高锰酸钾及双氧水之间的重量比为1：100：6：6；
[0039] 2)将步骤1)获得的沉淀物依次用盐酸和去离子水在6000r/min的转速下离心洗涤8min，直至离心后上清液pH值为7，获得离心产物；
[0040] 3)取步骤2)获得的离心产物用透析袋进行透析，透析3周，然后超声5h，得到氧化石墨炼水溶液，在60℃条件下干燥72h，得到传统氧化石墨烯样品；
[0041] 4)按质量份数，取0.04份步骤3)获得的传统氧化石墨烯样品，在三颈烧瓶中超声分散于50份浓度为30％的乙醇溶液中，再将三颈烧瓶置于50℃恒温水浴锅内，并加磁力搅拌，然后用微量进样器以0.3mL/min的速度缓慢向三颈烧瓶内滴加5份浓度为30mM的无水醋酸锌的酒精溶液和2.5份浓度为60mM的六次甲基四铵的水溶液，反应16h，对混合溶液进行离心、多次洗涤、过滤、干燥，最终获得ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料。
[0042] 实施例4：一种ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料制备方法，该制备方法采用如下步骤：
[0043] 1)将6g天然石墨原料均匀分散于60g的98％浓硫酸中，在酸性条件下加入12g高锰酸钾、50ml去离子水，搅拌1h，再将反应后的液体稀释，缓慢加入18g双氧水，搅拌5min，静置过夜，获得沉淀物；
[0044] 2)将步骤1)获得的沉淀物依次用盐酸和去离子水在4500r/min的转速下离心洗涤3min，直至离心后上清液pH值为4，获得离心产物；
[0045] 3)取步骤2)获得的离心产物用透析袋进行透析，透析1周，然后超声3h，得到氧化石墨炼水溶液，在40℃条件下干燥36h，得到传统氧化石墨烯样品；
[0046] 4)取0.01g步骤3)获得的传统氧化石墨烯样品，在三颈烧瓶中超声分散于30ml浓度为20％的乙醇溶液中，再将三颈烧瓶置于30℃恒温水浴锅内，并加磁力搅拌，然后用微量进样器以0.1mL/min的速度缓慢向三颈烧瓶内滴加1ml浓度为10mM的无水醋酸锌的酒精溶液和0.5ml浓度为40mM的六次甲基四铵的水溶液，反应4h，对混合溶液进行离心、多次洗涤、过滤、干燥，最终获得ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料。
[0047] 实施例5：一种ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料制备方法，该制备方法采用如下步骤：
[0048] 1)将3g天然石墨原料均匀分散于300g的98％浓硫酸中，在酸性条件下加入18g高锰酸钾、150ml去离子水，搅拌1-4h，再将反应后的液体稀释，缓慢加入18g双氧水，搅拌5-20min，静置过夜，获得沉淀物；
[0049] 2)将步骤1)获得的沉淀物依次用盐酸和去离子水在6000r/min的转速下离心洗涤8min，直至离心后上清液pH值为7，获得离心产物；
[0050] 3)取步骤2)获得的离心产物用透析袋进行透析，透析3周，然后超声5h，得到氧化石墨炼水溶液，在60℃条件下干燥72h，得到传统氧化石墨烯样品；
[0051] 4)取0.04g步骤3)获得的传统氧化石墨烯样品，在三颈烧瓶中超声分散于50ml浓度为30％的乙醇溶液中，再将三颈烧瓶置于50℃恒温水浴锅内，并加磁力搅拌，然后用微量进样器以0.3mL/min的速度缓慢向三颈烧瓶内滴加5ml浓度为30mM的无水醋酸锌的酒精溶液和2.5ml浓度为60mM的六次甲基四铵的水溶液，反应16h，对混合溶液进行离心、多次洗涤、过滤、干燥，最终获得ZnO量子点/氧化石墨烯复合型材料。
[0052] 本发明所述的实施例并不限于以上所述5个实施例，通过前述公开的数值范围，在就具体实施例中进行任意替换，从而可以得到无数个实施例，对此不一一例举。
