一種氧化石墨烯與金納米棒復合型墨水及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電子印刷材料技術領域，特別涉及一種氧化石墨烯與金納米棒復合的墨水及其制備方法。
【背景技術】
[0002]噴墨打印技術可以實現(xiàn)復雜圖案的直接書寫，是實現(xiàn)功能材料圖案化的最有前景的方法之一。目前，噴墨打印技術已經(jīng)被廣泛應用于各類功能器件的制備。石墨烯是近些年來研宄的熱點，而噴墨打印氧化石墨烯已有報道，但是基于氧化石墨烯的金屬納米顆粒的墨水卻研宄$父少。金屬納米顆粒與氧化石墨稀的復合可以提尚石墨稀的導電性等性質。有研宄人員將氧化石墨烯與銀納米顆粒復合進行噴墨打印，但是銀易被氧化，所以氧化石墨稀與銀的復合型墨水具有局限，而金納米材料能穩(wěn)定保存，不易被氧化。金納米棒與金納米顆粒相比具有擇優(yōu)取向，使其在性能上表現(xiàn)出了特定的優(yōu)異性，然而文獻中合成制備出的金納米棒表面帶負電荷(Yu, C.；Varghese, L.；Irudayaraj, J., Surface modificat1n ofcetyItrimethylammonium bromide-capped gold nanorods to make molecular probes.Langmuir 2007, 23 (17), 9114-9119)，這種金納米棒與表面帶正電荷的氧化石墨稀混合容易發(fā)生團聚，并且將氧化石墨烯與金納米棒復合制備適合打印的分散性好的穩(wěn)定墨水還未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種氧化石墨烯與金納米棒復合型的墨水，該墨水的穩(wěn)定性高，且可以用于噴墨打印各種圖案。
[0004]本發(fā)明的技術方案為:將金納米棒表面的帶負電荷的基團用帶正電荷的基團替代，再通過氧化石墨烯與表面修飾為正電荷的金納米棒混合超聲，制備出在水中均勻分散的氧化石墨烯和金納米棒的復合型墨水。
[0005]本發(fā)明所述的氧化石墨烯與金納米棒復合型墨水，其組成包括氧化石墨烯和表面修飾為正電荷的金納米棒，溶劑為水，氧化石墨烯的濃度為0.01-0.1M，表面修飾為正電荷的金納米棒的濃度為0.01-0.1M ;所述的氧化石墨稀的尺寸為800-1000nm。
[0006]本發(fā)明所述的氧化石墨烯與金納米棒復合型墨水的制備方法為:將濃度為0.01-0.1M的氧化石墨烯分散液與濃度為0.01-0.1M的表面修飾為正電荷的金納米棒分散液在20-50°C下按體積比為0.5-2混合超聲30-120min。
[0007]所述的表面修飾為正電荷的金納米棒分散液的制備方法為:首先配置濃度范圍為10-30mM的表面配體懸浮液，高速攪拌并超聲條件下，將濃度范圍為0.1M-0.5M的氫氧化鈉溶液逐滴加入表面配體懸浮液中直至表面配體完全溶解，形成澄清透明溶液，取其中40-80ml澄清透明溶液加入到80-120ml的0.01-0.1M的金納米棒水溶液中，高速攪拌12-36小時后離心洗滌，最后分散到水中形成濃度為0.01-0.1M的表面修飾為正電荷的金納米棒分散液。
[0008]所述的表面配體為16-巰基十六烷基酸、11-巰基十一烷基酸、8-巰基八烷基酸、6-巰基六烷基酸、3-巰基三烷基酸中的一種或幾種。
[0009]所述的金納米棒的長徑比為1.5-8.2。
[0010]本發(fā)明制備的在水中均勻分散的氧化石墨烯和金納米棒的復合型墨水性能穩(wěn)定，可用于噴墨打印。采用本發(fā)明制備的氧化石墨烯與金納米棒復合型墨水材料具有綠色環(huán)保、制備過程簡單、后處理溫度低的特點，并且可以獲得具有較高導電性的高穩(wěn)定性圖案，可應用在電子印刷材料技術領域。
【附圖說明】
[0011]圖1.本發(fā)明實施例中制備的氧化石墨烯的掃描電子顯微鏡圖；
[0012]圖2.本發(fā)明實施例4、5中制備的金納米棒的透射電子顯微鏡圖；
[0013]圖3.本發(fā)明實施例1中，左邊:氧化石墨烯分散液與未進行表面配體交換的金納米棒分散液的混合；右邊:氧化石墨烯分散液與進行表面配體交換后的金納米棒分散液混合；
[0014]圖4.實施例1制備的氧化石墨烯與金納米棒的復合型墨水的掃描電子顯微鏡圖。
【具體實施方式】
[0015]實施例1.
[0016]I)采用改良的Hrnnmer法制備得到的氧化石墨烯為金黃色的產(chǎn)物；產(chǎn)物用超聲波破碎機在200W處理5小時，之后通過1.2 μΜ過濾膜，除去大尺寸氧化石墨烯；獲得的固體在室溫下進行過夜真空干燥，即得到尺寸為100nm的氧化石墨烯，將其分散到水中得到0.05Μ的氧化石墨烯分散液；
[0017]2)首先將實驗過程中涉及的玻璃器皿浸泡于王水中，3小時后取出，用大量清水清洗;
[0018]合成種子溶液:將5mL的0.5mM的氯金酸溶液加入5mL的0.2M的十六烷基三甲基溴化銨溶液中，然后加入0.005M的硼氫化鈉溶液0.5mL，劇烈攪拌，溶液顏色從黃色變?yōu)樽攸S色，2分鐘后停止攪拌，在室溫下保存；
[0019]將7.0g的十六烷基三甲基溴化銨與9.0g的油酸鈉溶解于250ml的水中，可以加熱促進溶解，在30攝氏度下加入24.0ml的4mM的硝酸銀，15分鐘后加入250ml的ImM的氯金酸溶液和4.8ml的12.1M的鹽酸溶液，攪拌，加入1.25mL的0.064M的抗壞血酸溶液然后加入之前合成的種子溶液1.0mL，在室溫下反應12小時后離心，得到長徑比為1.5的金納米棒，分散到水中形成0.0lM的金納米棒水溶液；
[0020]3)配置濃度為20mM的16-巰基十六烷基酸懸浮液，高速攪拌并超聲條件下，將濃度為0.2M的氫氧化鈉溶液逐滴加入16-巰基十六燒基酸懸浮液中直至16-巰基十六燒基酸完全溶解，形成澄清透明溶液，取其中50ml澄清透明溶液加入到10ml的0.0lM的金納米棒水溶液中，高速攪拌24小時后離心洗滌，最后分散到水中形成濃度為0.05M的表面修飾為正電荷的金納米棒分散液；
[0021]4)將步驟I)制備的氧化石墨烯分散液與步驟3)制備的表面修飾為正電荷的金納米棒分散液在20°C下按體積比為I混合超聲50min，即得到氧化石墨烯與金納米棒的復合型墨水。實施例2.
[0022]I)采用改良的Hummer法制備得到的氧化石墨烯為金黃色的產(chǎn)物；產(chǎn)物用超聲波破碎機在200W處理5小時，之后通過1.2 μΜ過濾膜，除去大尺寸氧化石墨烯；獲得的固體在室溫下進行過夜真空干燥，即得到尺寸為SOOnm的氧化石墨烯，將其分散到水中得到0.0lM的氧化石墨烯分散液；
[0023]2)首先將實驗過程中涉及的玻璃器皿浸泡于王水中，3小時后取出，用大量清水清洗;
[0024]合成種子溶液:將5mL的0.5mM的氯金酸溶液加入5mL的0.2M的十六烷基三甲基溴化銨溶液中，然后加入0.005M的硼氫化鈉溶液0.5mL，劇烈攪拌，溶液顏色從黃色變?yōu)樽攸S色，2分鐘后停止攪拌，在室溫下保存；
[0025]將7.0g的十六烷基三甲基溴化銨與9.0g的油酸鈉溶解于250ml的水中，可以加熱促進溶解，在30攝氏度下加入24.0ml的4mM的硝酸銀，15分鐘后加入250ml的ImM的氯金酸溶液和4.8ml的12.1M的鹽酸溶液，攪拌，加入1.25mL of0.064M的抗壞血酸溶液然后加入之前合成的種子溶液0.4mL，在室溫下反應12小時后離心，得到長徑比為4.0的金納米棒，分散到水中形成0.0lM的金納米棒水溶液；
[0026]3)配置濃度為1mM的11-巰基十一烷基酸懸浮液，高速攪拌并超聲條件下，將濃度為0.2M的氫氧化鈉溶液逐滴加入11-巰基i^一烷基酸懸浮液中直至11-巰基i^一烷基酸完全溶解，形成澄清透明溶液，取其中40ml澄清透明溶液加入到10ml的0.0lM的金納米棒水溶液中，高速攪拌24小時后離心洗滌，最后分散到水中形成濃度為0.0lM的表面修飾為正電荷的金納米棒分散液；
[0027]4)將步驟I)制備的氧化石墨烯分散液與步驟3)制備的表面修飾為正電荷的金納米棒分散液在50°C下按體積比為0.5混合超聲30min，即得到氧化石墨烯與金納米棒的復合型墨水。
[0028]實施例3.
[0029]I)采用改良的Hrnnmer法制備得到的氧化石墨烯為金黃色的產(chǎn)物；產(chǎn)物用超聲波破碎機在200W處理5小時，之后通過1.2 μΜ過濾膜，除去大尺寸氧化石墨烯；獲得的固體在室溫下進行過夜真空干燥，即得到尺寸為100nm的氧化石墨烯，將其分散到水中得到0.1M的氧化石墨烯分散液；
[0030]2)首先將實驗過程中涉及的玻璃器皿浸泡于王水中，3小時后取出，用大量清水清洗;
[0031]合成種子溶液:將5mL的0.5mM的氯金酸溶液加入5mL的0.2M的十六烷基三甲基溴化銨溶液中，然后加入0.005M的硼氫化鈉溶液0.5mL，劇烈攪拌，溶液顏色從黃色變?yōu)樽攸S色，2分鐘后停止攪拌，在室溫下保存；
[0032]將7.0g的十六烷基三甲基溴化銨與9.0g的油酸鈉溶解于250ml的水中，可以加熱促進溶解，在30攝氏度下加入24.0ml的4mM的硝酸銀，15分鐘后加入250ml的ImM的氯金酸溶液和4.8ml的12.1M的鹽酸溶液，攪拌，加入1.25mL of0.064M的抗壞血酸溶液然后加入之前合