CN102229425B - 一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法 - Google Patents
一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102229425B CN102229425B CN 201110077569 CN201110077569A CN102229425B CN 102229425 B CN102229425 B CN 102229425B CN 201110077569 CN201110077569 CN 201110077569 CN 201110077569 A CN201110077569 A CN 201110077569A CN 102229425 B CN102229425 B CN 102229425B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cobalt
- composite material
- graphene composite
- graphene
- legal system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
本发明涉及一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法，包括：(1)室温下将氧化石墨分散于乙二醇溶液中，得浓度为0.5～2mg/mL的混合液，将混合液超声分散30～60min后，加入钴盐、无水乙酸钠和聚乙二醇，搅拌1～2h，形成反应液；(2)将上述反应液加入反应釜中，升温至180～210℃，反应8～16h；将所得产物冷却至室温，离心收集产物，用去离子水和无水乙醇洗涤，烘干即得。本发明工艺简单，易于工业化生产；所制备的钴/石墨烯复合材料中钴晶相纯，与石墨烯复合良好，在石墨烯表面与层中分散性好，复合材料电阻率小，磁化强度高，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于钴/石墨烯复合材料领域，特别涉及一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子按sp2碳晶格紧密排列形成类似于蜂窝状结构的层状材料，近年来受到科学界的广泛关注。石墨烯的电子运动速度达到光速的1/300，也就是说远远超过了电子在一般导体中的运动速度，许多研究期待通过与石墨烯复合以达到提高材料电性能的目的。此外，它还具有很多优良的性能：良好的热传导性能、机械性能、化学稳定性，大的表面积-体积比，这使得它在纳米电子学、传感器、纳米复合材料、电池、超级电容器和氢存储等许多科技领域具有巨大的应用前景。
近年来研究者发现，石墨烯基复合材料可以显著提高原材料的电导率、导热性、机械强度等性能。Haegyeom Kim等在Carbon 49(2011)326-332上报道了低温下搅拌还原制得Co3O4/石墨烯复合物材料，约5.5nm的Co3O4颗粒附着在石墨烯片上，不仅极大地提高了电极的电导率，还避免了电极因充放电过程中Co3O4体积变化带来的碎裂。Zhong-Shuai Wu等在ACSNano 4(2010)3187-3194上报道了利用硝酸钴和氨水作用得到Co(OH)2/石墨烯复合物，然后煅烧得到Co3O4/石墨烯复合物，表现出良好的电性能。Hongkun He和Chao Gao在ACS ApplMater Inter 2(2010)3201-3210上报道了通过将FeCl3和GO在NaOH/DEG中高温反应合成出Fe3O4/石墨烯复合物，其颗粒直径分布在1.2～6.3nm，复合材料显示出良好的电性能和磁性能。
研究者对金属单质与石墨烯的复合材料也进行了广泛研究。Yaojuan Hu等在Electrochimica Acta 56(2010)491-500上报道了用电镀法制得Au/石墨烯纳米结构复合材料，其催化活性明显高于单一使用Au或者石墨烯时的活性。Ki-Seok Kim等在Synthetic Metals 160(2010)2355-2360上报道了通过联氨还原硝酸银、氧化石墨、PVP和APTMS混合溶液来制备银掺杂石墨烯复合材料，制备出Ag-GR/PPy复合材料，测试结果表明Ag纳米颗粒显著提高了polypyrrole/石墨烯复合物的电化学性能。Sheng Liu等在Journal of Power Sources 195(2010)4628-4633中报道了通过电化学还原法制备Pt/可膨胀石墨烯纳米片，直径约为15nm的Pt颗粒均匀分散在石墨烯层中，提高了石墨烯纳米片的电催化性能，稳定性好。Shubin Yang等在ChemSusChem 3(2010)236-239上报道了采用平面型金属有机物分子如酞菁钴(CoPc)来获得有机金属/石墨烯复合物，再通过联氨溶液还原得到了Co/石墨烯复合物，Co的粒径约为7nm。
目前制备金属/石墨烯复合物的方法主要存在以下缺陷：工艺步骤较多、成本较高。因此寻找一步法制备成本低、结晶好、不易团聚的金属/石墨烯复合材料成为研究的热点。目前未见采用醇热法制备钴/石墨烯复合材料的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法，该方法工艺简单，易于工业化生产；所制备的钴/石墨烯复合材料中钴晶相纯，与石墨烯复合良好，在石墨烯表面与层中分散性好，复合材料电阻率小，磁化强度高，具有良好的应用前景。
本发明的一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法，包括：
(1)室温下将氧化石墨分散于乙二醇溶液中，得浓度为0.5～2mg/mL的混合液，将混合液超声分散30～60min后，加入钴盐、无水乙酸钠和聚乙二醇，搅拌1～2h，形成反应液；其中，钴盐与氧化石墨的质量比为1∶1～5∶1，无水乙酸钠与钴盐的质量比为10∶1～12∶1，聚乙二醇与乙二醇的体积比为1∶110～1∶550；
(2)将上述反应液加入反应釜中，升温至180～210℃，反应8～16h；将所得产物冷却至室温，离心收集产物，用去离子水和无水乙醇洗涤，烘干即得。
所述步骤(1)中的钴盐为六水合硝酸钴。
所述步骤(1)中的乙二醇的质量浓度为98％～99.5％。
所述步骤(1)中的聚乙二醇的分子量为200～1000。
所述步骤(2)中的去离子水洗涤次数为6～8次，无水乙醇洗涤次数为3～5次。
所述步骤(2)中的烘干温度为40～80℃，时间为12～24h。
通过调节氧化石墨、钴盐的比例，得到不同组成的钴/石墨烯复合材料。
本制备方法相对于普通的液相法，磁性纳米颗粒在有机相中更稳定，不易生成杂质相。由于在液相中，磁性纳米粒子因受到溶液离子强烈的静电吸引力的作用极易团聚，因此本方法选用静电稳定性好的无水乙酸钠作为碱性试剂加入，以防止钴的大规模团聚。
有益效果
(1)本发明工艺简单，对生产设备要求低，易于工业化生产；
(2)所制备的钴/石墨烯复合材料中钴结晶性好，与石墨烯复合良好，在石墨烯表面与层中分散性好，复合材料电阻率小，磁化强度高，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为复合材料的X射线衍射图；
图2为复合材料的扫描电镜照片；
图3为复合材料的磁滞回线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
室温下称取55mg氧化石墨分散于28mL乙二醇溶液中，所得混合液超声分散45min后，加入110mg硝酸钴、1200mg无水乙酸钠以及0.2mL聚乙二醇200，搅拌1.5h，形成反应液。把反应液加入反应釜中，升温至200℃，反应12h。反应结束，离心收集产物，用去离子水洗涤6次，用无水乙醇洗涤3次，然后将产物在60℃下干燥18h，得到钴/石墨烯复合材料。图1为本实施例所得材料的X射线衍射图，可以看出该复合材料中的纳米颗粒为钴，氧化石墨被还原为石墨烯。图2为本实施例所得材料的扫描电镜照片，钴与石墨烯复合良好，在石墨烯表面与层中分散性好。图3为本实施例所得材料的磁滞回线图，可以看出所得材料具有良好的磁性能；电阻率测试结果表明：该复合材料的电阻率为0.493Ω·cm，其具有良好的导电性能。
实施例2
室温下称取55mg氧化石墨分散于110mL乙二醇溶液中，所得混合液超声分散30min后，加入55mg硝酸钴、550mg无水乙酸钠以及1mL聚乙二醇1000，搅拌1h，形成反应液。把反应液加入反应釜中，升温至180℃，反应16h。反应结束，离心收集产物，用去离子水洗涤8次，用无水乙醇洗涤5次，然后将产物在40℃下干燥24h，得到钴/石墨烯复合材料。X射线衍射分析表明本实施例合成材料中的纳米颗粒是钴。磁滞回线测试表明：所得材料具有良好的磁性能。电阻率测试结果表明：该复合材料具有良好的导电性能。
实施例3
室温下称取55mg氧化石墨分散于55mL乙二醇溶液中，所得混合液超声分散60min后，加入165mg硝酸钴、1980mg无水乙酸钠以及0.1mL聚乙二醇400，搅拌2h，形成反应液。把反应液加入反应釜中，升温至210℃，反应8h。反应结束，离心收集产物，用去离子水、无水乙醇洗涤产物，然后将产物在80℃下干燥12h，得到钴/石墨烯复合材料。X射线衍射分析表明本实施例合成材料中的纳米颗粒是钴。磁滞回线测试表明：所得材料具有良好的磁性能。电阻率测试结果表明：该复合材料具有良好的导电性能。
Claims (6)
1.一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法，包括：
(1)室温下将氧化石墨分散于乙二醇溶液中，得浓度为0.5～2mg/mL的混合液，将混合液超声分散30～60min后，加入钴盐、无水乙酸钠和聚乙二醇，搅拌1～2h，形成反应液；其中，钴盐与氧化石墨的质量比为1∶1～5∶1，无水乙酸钠与钴盐的质量比为10∶1～12∶1，聚乙二醇与乙二醇的体积比为1∶110～1∶550；
(2)将上述反应液加入反应釜中，升温至180～210℃，反应8～16h；将所得产物冷却至室温，离心收集产物，用去离子水和无水乙醇洗涤，烘干即得。
2.根据权利要求1所述的一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的钴盐为六水合硝酸钴。
3.根据权利要求1所述的一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的乙二醇的质量浓度为98％～99.5％。
4.根据权利要求1所述的一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的聚乙二醇的分子量为200～1000。
5.根据权利要求1所述的一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的去离子水洗涤次数为6～8次，无水乙醇洗涤次数为3～5次。
6.根据权利要求1所述的一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的烘干温度为40～80℃，时间为12～24h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110077569 CN102229425B (zh) | 2011-03-29 | 2011-03-29 | 一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110077569 CN102229425B (zh) | 2011-03-29 | 2011-03-29 | 一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102229425A CN102229425A (zh) | 2011-11-02 |
| CN102229425B true CN102229425B (zh) | 2013-01-02 |
Family
ID=44842048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110077569 Expired - Fee Related CN102229425B (zh) | 2011-03-29 | 2011-03-29 | 一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102229425B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012155196A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | University Of Wollongong | Spray pyrolysis method for in situ production of graphene oxide based composites |
| CN102886276A (zh) * | 2012-10-12 | 2013-01-23 | 东华大学 | 聚丙烯腈纤维负载钴/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN103400967B (zh) * | 2013-07-18 | 2016-04-13 | 上海交通大学 | 三维多孔的钴基/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN106970116B (zh) * | 2017-03-20 | 2019-09-10 | 中国石油大学(华东) | 一种对丙酮敏感的多面体状四氧化三钴-三维多孔石墨烯凝胶复合材料膜 |
| CN107626931B (zh) * | 2017-09-12 | 2020-12-08 | 四川大学 | 一种吸收电磁波的钴-石墨烯复合材料的制备及应用 |
| CN110627108A (zh) * | 2019-09-27 | 2019-12-31 | 东华大学 | 一种氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用 |
| CN113634744A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-11-12 | 中北大学 | 一种用于选区激光熔化成形的石墨烯表面镀钴增强钴基合金复合粉末的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101837971A (zh) * | 2010-05-14 | 2010-09-22 | 东华大学 | 一种醇热法制备石墨烯/Fe3O4复合粉体的方法 |
-
2011
- 2011-03-29 CN CN 201110077569 patent/CN102229425B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101837971A (zh) * | 2010-05-14 | 2010-09-22 | 东华大学 | 一种醇热法制备石墨烯/Fe3O4复合粉体的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102229425A (zh) | 2011-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102229425B (zh) | 一种醇热法制备钴/石墨烯复合材料的方法 | |
| Li et al. | Reduced CoNi2S4 nanosheets with enhanced conductivity for high-performance supercapacitors | |
| Zhang et al. | Synthesis strategies and potential applications of metal-organic frameworks for electrode materials for rechargeable lithium ion batteries | |
| Qian et al. | Hollow nanocages of Ni x Co 1− x Se for efficient zinc–air batteries and overall water splitting | |
| CN102891016B (zh) | 一种钴酸镍石墨烯复合材料及其用途和制备方法 | |
| CN102515284B (zh) | 一种Fe3O4/石墨烯复合粉体的制备方法 | |
| Wang et al. | Ion regulation of hollow nickel cobalt layered double hydroxide nanocages derived from ZIF-67 for High-Performance supercapacitors | |
| Vigneshwaran et al. | A study on the synthesis and characterization of CoMn 2 O 4 electrode material for supercapacitor applications | |
| Rafiq et al. | NiO nanoparticles and their nanohybrid with flat rGO sheets: as an ideal electroactive material for hybrid capacitor applications | |
| Zheng et al. | Multiple effects driven by AC magnetic field for enhanced electrocatalytic oxygen evolution in alkaline electrolyte | |
| Tao et al. | Fabrication of nickel hydroxide microtubes with micro-and nano-scale composite structure and improving electrochemical performance | |
| CN101837971A (zh) | 一种醇热法制备石墨烯/Fe3O4复合粉体的方法 | |
| CN104801307A (zh) | 过渡金属氢氧化物-石墨烯氧化物复合材料及其制备与应用 | |
| CN107946084A (zh) | 一种金属氧化物/三维多孔石墨烯复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN103579638A (zh) | 锂空气电池的空气电极催化剂及其制备方法 | |
| Liu et al. | Rational construction of MOF derived hollow leaf-like Ni/Co (VO3) x (OH) 2-x for enhanced supercapacitor performance | |
| Liu et al. | Spear-shaped Mn/Ni bimetallic hydroxide derived from metal-organic frameworks as electrode materials for aqueous and all-solid-state hybrid supercapacitors | |
| Wu et al. | Cu2O/Cu@ C nanosheets derived from one novel Cu (II) metal-organic framework for high performance supercapacitors | |
| Wu et al. | In-situ growth of Ni (OH) 2 nanoplates on highly oxidized graphene for all-solid-state flexible supercapacitors | |
| Shi et al. | A novel Pt/pyridine ionic liquid polyoxometalate/rGO tri-component hybrid and its enhanced activities for methanol electrooxidation | |
| Li et al. | Se-doped cobalt oxide nanoparticle as highly-efficient electrocatalyst for oxygen evolution reaction | |
| Kumari et al. | Investigation of mixed molybdates of cobalt and nickel for use as electrode materials in alkaline solution | |
| Guo et al. | Three-dimensional carbon dots/Prussian blue analogues nanocubes/nickel foams as self-standing electrodes for high-performance hybrid electrochemical capacitors | |
| Munawar et al. | Surfactant-assisted facile synthesis of petal-nanoparticle interconnected nanoflower like NiO nanostructure for supercapacitor electrodes material | |
| Liu et al. | A Ni-doped Mn-MOF decorated on Ni-foam as an electrode for high-performance supercapacitors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130102 Termination date: 20150329 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |