1.2.1制备石墨烯-四氧化三铁的传统方法 通常制备石墨烯-四氧化三铁的方法有液相法、一步法、两步法以及机械研磨法。 1.2.2液相法制备石墨烯-四氧化三铁
1.2.1制备石墨烯-四氧化三铁的传统方法
通常制备石墨烯-四氧化三铁的方法有液相法、一步法、两步法以及机械研磨法。
1.2.2液相法制备石墨烯-四氧化三铁的传统方法
液相法是选择一种或一种以上的可溶性的盐类,根据实验所需计量比,配制成所需要的浓度比的溶液,这是为了将样品中的各个元素以离子或分子的状态抽离出来,选一种沉淀剂,进行蒸发、水解或升华的操作,使金属离子以沉淀或者结晶的形式显现。为了获取最后的粉体,将沉淀或是结晶采用加热使其分解或者脱水的方式进行实验。液相法有很多分支,又可以细分为沉淀法、水解法、水热法等。
(1) 沉淀法
沉淀法,就是让所需要的产物形成沉淀后再分离出来的方法。主要有两个步骤:(1)沉淀的生成;(2)分离沉淀物质和溶液。
杨辉[13]采用共沉淀法制备了Fe3O4/石墨烯纳米复合材料,他以0.456g的FeCl3▪4H2O和0.665g的FeCl2▪4H2O,150mg的氧化石墨烯,以及0.3mol/L的NaOH溶液,为最佳的实验配比,成功地研制出了这个复合材料。并且得出了:Fe3O4/石墨烯纳米复合材料的电化学性能在Fe3O4与氧化石墨烯的这两者的质量比为3.71:1时最好。
(2) 水热法
水热法就是将原材料配制成水溶液,转移到反应釜中。这个操作就是将水溶液作为一个反应体系,继而进行高温高压的实验操作后,反应体系会被加热到一个临界的温度区域。经过分离和热处理,氧化物的纳米粒子就可以被制取。这个操作可以加快那些在常温常压下反应速率较慢的热力学反应速度。水热合成法因为其实验条件容易满足、所制备的产物不易被外界杂质污染,所以具有以下优点:纯度高、粒径小且分布均匀、形状可控等。至今水热法已广泛应用于制备快离子导体荧光体及其他功能氧化物和复合氧化粉末等[14]。
吴日良[15]以静置水热法和搅拌水热法这两种不同的实验方法分别成功地制备了Fe3O4@C/GO复合材料。但是经实验测试发现,由静置水热法制备的复合材料的饱和吸附量为518mg/g,比搅拌水热法所制备的高了122.8mg/g。就是因为静置法制备的复合材料的饱和吸附量大于搅拌法所制备的材料,所以最终采用了静置法制备后期的实验样品。并发现了水热法制备的复合材料,Fe3O4会被淀粉基生物包覆,并固定在GO片上,而通过外加磁场能够从水中快速分离出来。
(3) 溶剂热法
溶剂热法,其实就是在水热法的基础上进行了升级,用有机溶剂(比如乙醇)取代了水,而这个经过升级的制备纳米金属氧化物的方法是水热反应历史上的一个重大突破,将水热技术的使用范围进一步扩展了。其实,溶剂热法就是因为其溶剂正处于临界状态下,能够完成实验条件较为严苛难达成的反应,而最终制备的材料是具有介稳态结构的。
1.2.3 一步法制备石墨烯-四氧化三铁
应曙等[16]通过一步法制备了石墨烯与四氧化三铁复合材料,取10mL质量浓度为4mg/mL的氧化石墨烯(GO)溶液,用氨水调节pH到11,加入300mg的FeCI2▪4H2O,在80℃的水浴中搅拌反应4h。最后将产物用蒸馏水离心洗涤,室温下真空干燥12h。
1.2.4 两步法制备石墨烯-四氧化三铁
吕龙飞[17]通过两步法制备了石墨烯-四氧化三铁这种材料。第一步是制备了石墨烯,第二步是Fe3O4/石墨烯复合材料的制备。与纯Fe3O4相比较,石墨烯-四氧化三铁复合材料的循环性能明显得到了提高。
1.2.5 机械研磨法制备石墨烯-四氧化三铁
机械研磨法,就是两个物体发生了固相上的摩擦,得到了反应生成物,并且出现了原子级的脱落,从而达到复合材料的目的。