一种rGO/ZnO空心微球的制备方法与流程

本发明涉及一种rgo/zno空心微球的制备方法，属于先进纳米材料制备工艺技术领域。

背景技术：

金属氧化物纳米材料由于具备优越的气体敏感、光学特性、成本低廉等优点已经得到了广泛而深入的研究，其应用已经进入了人类生产生活的多个领域，促进了大量产业的发展。在各类功能性金属氧化物纳米材料中，氧化锌由于其具有的良好稳定性、高电子迁移率以及丰富的纳米形貌等优点，已经被广泛地用于光电器件、太阳能电池、场发射器件以及化学传感器等领域。目前，形成氧化锌纳米线的制备研究方法已经多种多样。而由六方片状组成的氧化锌空心微球的研究还很鲜少。因此，这种空心微球纳米结构的氧化锌的制备技术还有待开发。另一方面，对于以氧化锌为敏感材料的传感器，其六方片状之间相互接触构成的电学连接保证了化学敏感电阻信号的传导。具有由片状结构搭接而成的氧化锌空心微球结构之间的相互接触更为紧密，具有更大的比表面积和更优的敏感性能。

石墨烯作为一种单原子层厚度的具有二维蜂窝状结构的碳材料，拥有巨大的比表面积和超高电子迁移率且性质稳定，被广泛地应用在电子、传感器、医药和催化等领域，为纳米复合材料的更广泛的研究提供新的思路和方向。自石墨烯被发现以来成为了各国专家学者研究的焦点，同时也被认为是改善传电子、传感器、医药和催化等领域的新型材料。我国是石墨资源最丰富的国家，也是生产大国，但对其高技术的深加工探究尚处于初级阶段。石墨烯复合材料的研究主要集中在最近十年，还有许多问题需要研究。因此，探索rgo包裹氧化锌纳米复合材料的制备方法是一个仍需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种rgo包裹由单一六方片状氧化锌相互搭接生长成空心微球的氧化锌纳米复合材料的制备方法。具有生产工艺简单，产率高，无环境污染的特点。所得rgo/zno空心微球结构的纳米复合材料可用于改善传电子、传感器、医药和催化等领域的新型材料。实现本发明目的技术方案是：一种rgo/zno空心微球的制备方法，其特征在于：以氧化石墨烯go，二水醋酸锌为原料，乙醇胺（mea）为表面活性剂，氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)为偶联剂，经水热法、煅烧处理，得到rgo包裹由单一六方片状氧化锌相互搭接生长成空心微球的氧化锌；制得rgo/zno空心微球形貌的复合材料。本方法生产工艺简单，所得纳米复合材料可用于改善传电子、传感器、医药和催化等领域的新型材料。具体合成步骤如下：

（1）称取一定量的二水乙酸锌溶解在10-100ml的无水乙醇中，搅拌一定时间后，加入一定量的乙醇胺（mea）后再搅拌1h，充分搅拌均匀后将所得溶液置于反应釜内在150-180℃下反应24-38h，离心收集所得固体产物，并用去离子水和无水乙醇洗涤数次，置于干燥箱中，60℃干燥24小时，然后在马夫炉中，进行高温煅烧，煅烧温度为400-600℃，保温时间为2-5小时后即可得到六方片状相互搭接生长的氧化锌空心微球，且控制二水乙酸锌的浓度为：0.05-0.2mol/l，mea的体积为20-50ml，且控制二水乙酸锌：mea的质量比例在1：0.01-0.1；

（2）称取一定质量步骤（1）所制得的zno，超声均匀分散在10-100ml乙醇溶液中，再加入一定量的氨丙基三乙氧基硅烷（aptes），在60-80℃下搅拌4-6h，冷却后将所的固体用乙醇洗涤数次，在60℃干燥箱内干燥过夜，控制zno的浓度为：0.01-0.1mol/l，aptes的体积为：0.5-1ml，且控制zno：aptes的摩尔比在1：0.001-0.01；

（3）称取一定量的改进hummers法制备的氧化石墨烯go，将其超声分散于10-100ml水中，得到go胶体溶液，其中go的浓度为0.1-1mg/ml，与步骤（2）所得样品一起分散在go胶体溶液中，然后超声分散30min。将所得溶液转移至反应釜内在120-160℃恒温14-20h，反应完全后用去离子水和无水乙醇洗涤，用冷冻干燥机在-50℃下干燥24h，制得rgo包裹六方片状相互搭接生长的氧化锌微球得复合材料。

附图说明

图1为rgo/zno纳米复合材料的fesem图。

图2为rgo/zno纳米复合材料的fesem图。

图3为rgo/zno纳米复合材料的fesem图。

图4为rgo/zno纳米复合材料的xrd图谱。

具体实施方式

下面对本发明的实施例做详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

（1）称取0.1mol/l的二水乙酸锌溶解在40ml的无水乙醇中，搅拌一定时间后，加入30ml的乙醇胺（mea）后再搅拌1h，充分搅拌均匀后将所得溶液置于反应釜内在160℃下反应24h，离心收集所得固体产物，并用去离子水和无水乙醇洗涤数次，置于干燥箱中，60℃干燥24小时，然后在马夫炉中，进行高温煅烧，煅烧温度为500℃，保温时间为2小时后即可得到六方片状相互搭接生长的氧化锌空心微球，且控制二水乙酸锌：mea的质量比例在1：0.034；

（2）称取55mg质量步骤（1）所制得的zno，超声均匀分散在55ml乙醇溶液中，再加入0.55ml的氨丙基三乙氧基硅烷（aptes），在60℃下搅拌4h，冷却后将所的固体用乙醇洗涤数次，在60℃干燥箱内干燥过夜，控制zno：aptes的摩尔比为1：0.0036；

（3）称取10mg的改进hummers法制备的氧化石墨烯go，将其超声分散于80ml水中，得到go胶体溶液，其中go的浓度为0.125mg/ml，与步骤（2）所得样品一起分散在go胶体溶液中，然后超声分散30min。将所得溶液转移至反应釜内在120℃恒温14h，反应完全后用去离子水和无水乙醇洗涤，用冷冻干燥机在-50℃下干燥24h，制得rgo包裹六方片状相互搭接生长的氧化锌微球得复合材料。

实施例2

（1）称取0.15mol/l的二水乙酸锌溶解在50ml的无水乙醇中，搅拌一定时间后，加入40ml的乙醇胺（mea）后再搅拌1h，充分搅拌均匀后将所得溶液置于反应釜内在165℃下反应26h，离心收集所得固体产物，并用去离子水和无水乙醇洗涤数次，置于干燥箱中，60℃干燥24小时，然后在马夫炉中，进行高温煅烧，煅烧温度为600℃，保温时间为2小时后即可得到六方片状相互搭接生长的氧化锌空心微球，且控制二水乙酸锌：mea的质量比例在1：0.036；

（2）称取55mg质量步骤（1）所制得的zno，超声均匀分散在55ml乙醇溶液中，再加入0.55ml的氨丙基三乙氧基硅烷（aptes），在60℃下搅拌4h，冷却后将所的固体用乙醇洗涤数次，在60℃干燥箱内干燥过夜，控制zno：aptes的摩尔比为1：0.0037；

（3）称取15mg的改进hummers法制备的氧化石墨烯go，将其超声分散于85ml水中，得到go胶体溶液，其中go的浓度为0.175mg/ml，与步骤（2）所得样品一起分散在go胶体溶液中，然后超声分散30min。将所得溶液转移至反应釜内在130℃恒温14h，反应完全后用去离子水和无水乙醇洗涤，用冷冻干燥机在-50℃下干燥24h，制得rgo包裹六方片状相互搭接生长的氧化锌微球得复合材料。

实施例3

（1）称取0.125mol/l的二水乙酸锌溶解在52ml的无水乙醇中，搅拌一定时间后，加入35ml的乙醇胺（mea）后再搅拌1h，充分搅拌均匀后将所得溶液置于反应釜内在175℃下反应28h，离心收集所得固体产物，并用去离子水和无水乙醇洗涤数次，置于干燥箱中，60℃干燥24小时，然后在马夫炉中，进行高温煅烧，煅烧温度为600℃，保温时间为2小时后即可得到六方片状相互搭接生长的氧化锌空心微球，且控制二水乙酸锌：mea的质量比例在1：0.025；

（2）称取60mg质量步骤（1）所制得的zno，超声均匀分散在60ml乙醇溶液中，再加入0.65ml的氨丙基三乙氧基硅烷（aptes），在60℃下搅拌4h，冷却后将所的固体用乙醇洗涤数次，在60℃干燥箱内干燥过夜，控制zno：aptes的摩尔比为1：0.0039；

（3）称取8mg的改进hummers法制备的氧化石墨烯go，将其超声分散于80ml水中，得到go胶体溶液，其中go的浓度为0.1mg/ml，与步骤（2）所得样品一起分散在go胶体溶液中，然后超声分散30min。将所得溶液转移至反应釜内在120℃恒温14h，反应完全后用去离子水和无水乙醇洗涤，用冷冻干燥机在-50℃下干燥24h，制得rgo包裹六方片状相互搭接生长的氧化锌微球得复合材料。