一種碳納米粒子-離子凝膠復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種碳納米粒子-離子凝膠復合材料制備方法，屬于納米碳復合材料制備工藝技術領域。
【背景技術】
[0002]離子凝膠是一種將離子液體填充于具有納米尺寸孔道的硅膠所形成的有機-無機雜化材料，其組成結構決定了其兼具硅凝膠的光學透明性質和離子液體的導電性能。Binnemans課題組將離子液體注入到凝膠中制備了一系列的離子凝膠，這些離子凝膠都具有優良的近紅外熒光性能，而且稀土配合物在離子凝膠中的發光壽命與其在離子液體中類似。離子凝膠的設計便于對其進行改造，因為在含有熒光團的離子液體注入凝膠之前，就可以通過觀察離子液體的熒光對稀土配合物進行選擇和性能優化。值得一提的是，單個凝膠樣本可以摻雜不同的稀土化合物，這種思路未來可能用于發光器件的設計。近期，Taubert在孔壁間隙有機改性和離子液體選擇兩方面對硅凝膠進行了深入的研宄，實驗結果表明這種靈活的離子凝膠體系為得到鑭系光-電多功能材料提供了理想的途徑。稀土摻雜的離子凝膠憑借其優異的光學性能和導電性能成為新型電致發光器件設計的亮點。
[0003]碳材料是一種綠色、環保、儲量豐富、可再生的材料。碳納米粒子具有化學穩定性好、無光閃爍、耐光漂、無毒、優異的生物相容性等諸多獨特的優點而受到越來越多的關注。現有技術中沒有以碳材料體系制備磁光材料的方法。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種具有磁光特性的碳納米粒子-離子凝膠復合材料的制備方法。
[0005]為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是:
本發明碳納米粒子-離子凝膠復合材料的制備方法包括下述步驟:
步驟一:將離子液體溶入甲酸溶劑，混合均勻，加入有機硅烷，攪拌均勻后密封靜置24-48小時，然后暴露在空氣中6~8天，使用萃取劑回流得到離子凝膠；
步驟二:將碳納米粒子溶于丙酮，加入與步驟一相同且等量的所述離子液體，攪拌均勻，再加入步驟一所得到的離子凝膠，靜置3~4天，得到碳納米粒子-離子凝膠復合材料。
[0006]進一步地，本發明所述離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲酰磺亞胺鹽、1-甲基-3-甲基咪唑雙三氟甲酰磺亞胺鹽、1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲酰磺亞胺鹽中的任一種。
[0007]進一步地，本發明所述有機硅烷為甲基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、甲基三乙氧基娃燒、一■甲基一■乙氧基娃燒、乙基二乙氧基娃燒和四丙氧基娃燒中的任一種。
[0008]進一步地，本發明所述步驟一中離子液體與甲酸溶劑的體積比為0.01-0.1:1。
[0009]進一步地，本發明在所述步驟一中，有機硅烷與甲酸溶劑的體積比為0.1-1:1。
[0010]進一步地，本發明在所述步驟二中，碳納米粒子的粒徑為10~100nm。[0011 ] 與現有技術相比，本發明的有益效果體現在:碳納米粒子通過與離子凝膠復合，得到固態碳納米粒子，該類材料的發光強度和室溫鐵磁性強明顯高于溶液狀態和薄膜態的碳納米粒子，優異的磁光特性，在磁光電器件方面有重要的應用價值。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明實施例1中所得碳納米粒子-離子凝膠復合材料的掃描電鏡圖。
[0013]圖2是本發明實施例1中所得碳納米粒子-離子凝膠復合材料的熒光光譜圖(激發波長分別為 340、360、380、400、420、440、460、480、500nm)。
[0014]圖3是本發明實施例1中所得碳納米粒子-離子凝膠復合材料的室溫磁滯回線圖。
【具體實施方式】
[0015]實施例1:
將0.1毫升1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲酰磺亞胺鹽液體溶入10毫升甲酸溶劑混合均勻，再加入I毫升甲基三甲氧基硅烷攪拌均勻，將溶液密封靜置48h后，使其暴露在空氣中8天，使用萃取劑回流24小時，獲得離子凝膠。取粒徑為10~100nm納米碳納米粒子溶于丙酮，并加入0.1毫升的1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲酰磺亞胺鹽液體，攪拌均勻，再加入前述所得的全部離子凝膠，靜置3天，得到碳納米粒子-離子凝膠復合材料。
[0016]本實施例所得的離子凝膠呈膠塊狀，且呈白色透明狀。本實施例所得的碳納米粒子-離子凝膠復合材料在紫外燈下則發藍綠色的光。由圖1可見，復合材料的孔徑分布均勻，大小約為50納米。其內部的這種孔狀結構使得碳納米粒子能夠通過物理吸附進入膠體的內部，同時使得碳納米粒子之間保持一定的距離。圖2是本實施例所得復合材料受不同激發波長的紫外可見光激發所得到的可見發射熒光光譜圖，其中曲線A、B、C、D、E、H和I分別代表激發波長為340、360、380、400、420、440、460、480、500nm時的熒光光譜圖。由圖2可見，本實施例所制得的碳納米粒子-離子凝膠復合材料具有在紫外和可見光激發下，實現可見光發射的熒光性質，且發射光譜隨激發波長的變化而改變。與液態中碳納米粒子和薄膜態碳納米粒子的熒光強度相比，本實施例所得的碳納米粒子-離子凝膠復合材料的熒光強度明顯增強。由圖3可知，本實施例所制得的碳納米粒子-離子凝膠復合材料具有較強的室溫鐵磁性，飽和磁化強度(#s)分別為4.09 emu/g，矯頑力(A)分別為27060e。
[0017]實施例2:
將I毫升1-甲基-3-甲基咪唑雙三氟甲酰磺亞胺鹽液體溶入10毫升甲酸溶劑混合均勻，再加入10毫升四甲氧基硅烷攪拌均勻，將溶液密封靜置24h后，使其暴露在空氣中6天，使用萃取劑回流24小時，獲得離子凝膠。取粒徑為10~100納米的碳納米粒子溶于丙酮，并加入I毫升的1-甲基-3-甲基咪唑雙三氟甲酰磺亞胺鹽液體，攪拌均勻，加入前述所得的全部離子凝膠，靜置4天，得到碳納米粒子-離子凝膠復合材料。
[0018]本實施例所得的離子凝膠呈膠塊狀，且呈白色透明狀。本實施例所得的碳納米粒子-離子凝膠復合材料在紫外燈下則發藍綠色的光。本實例所得復合材料的孔徑分布均勻，大小約為10納米。本實施例所制得的碳納米粒子-離子凝膠復合材料具有在紫外和可見光激發下，實現可見光發射的熒光性質，且發射光譜隨激發波長的變化而改變。與液態中碳納米粒子和薄膜態碳納米粒子的熒光強度相比，本實施例所得的碳納米粒子-離子凝膠復合材料的熒光強度明顯增強。本實施例所制得的碳納米粒子-離子凝膠復合材料具有較強的室溫鐵磁性，飽和磁化強度(#s)分別為3.12 emu/g，矯頑力(A)分別為25310e。
[0019]實施例3:
將0.5毫升1- 丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲酰磺亞胺鹽液體溶入10毫升甲酸溶劑混合均勻，再加入5毫升甲基三乙氧基硅烷攪拌均勻，將上述溶液密封靜置36小時后，使其暴露在空氣中7天，使用萃取劑回流24小時，獲得離子凝膠。取粒徑為10~100納米的碳納米粒子溶于丙酮，加入0.5毫升1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲酰磺亞胺鹽液體攪拌均勻，再加入前述所得的全部離