超臨界連續(xù)水熱法合成石墨烯-無機(jī)納米材料及其應(yīng)用研究.pdf

1、石墨烯-無機(jī)納米材料是近年來興起的新型高性能復(fù)合材料。石墨烯-無機(jī)納米材料將普通無機(jī)納米材料與具有極強(qiáng)力學(xué)性質(zhì)和超級(jí)導(dǎo)電性的二維石墨烯材料復(fù)合，利用不同組分間產(chǎn)生的相補(bǔ)效應(yīng)，晶格缺陷效應(yīng)等顯著增強(qiáng)納米材料本身的特性。因其特殊的性質(zhì)，石墨烯-無機(jī)納米材料展現(xiàn)出光明的研究前景，引起世界科研界廣泛的關(guān)注。但現(xiàn)有制備技術(shù)存在成本高，流程復(fù)雜無法用于多種復(fù)合材料制備和必須依賴石墨烯表面氧化基團(tuán)完成復(fù)合等缺點(diǎn)，極大影響了石墨烯-無機(jī)納米復(fù)合材料的應(yīng)

2、用開發(fā)。如何利用沒有性能缺陷的純石墨烯制備出高品質(zhì)的復(fù)合材料成為現(xiàn)階段重要的研究方向。
　　本文創(chuàng)新性地以完美石墨烯為反應(yīng)物，采用超臨界連續(xù)水熱法合成石墨烯-無機(jī)納米材料，考察了反應(yīng)參數(shù)對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，形貌等的影響，探討了復(fù)合材料的成核和復(fù)合機(jī)理；開展了復(fù)合材料的應(yīng)用研究，主要研究結(jié)果如下：
　　石墨烯-納米氧化鋅材料制備及其光催化活性研究：以完美石墨烯分散液、硝酸鋅溶液、氫氧化鉀溶液為反應(yīng)物，通過控制前驅(qū)體濃度，實(shí)現(xiàn)了石墨烯-

3、氧化鋅復(fù)合結(jié)構(gòu)的控制并討論了反應(yīng)過程的合成機(jī)理。所得的復(fù)合物為均勻的灰黑色粉末，XRD表征顯示復(fù)合物中氧化鋅晶型為纖鋅礦型。石墨烯與氧化鋅的復(fù)合對(duì)氧化鋅的結(jié)晶過程的晶型沒有造成影響，氧化鋅保持了其晶型的完整性，石墨烯的存在改善了氧化鋅的形貌均一性。在不同前驅(qū)體濃度下復(fù)合物結(jié)構(gòu)為膜粒結(jié)構(gòu)或蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這是由于結(jié)晶過程的機(jī)理差異所造成。復(fù)合物展現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性，在200分鐘的降解反應(yīng)中甲基橙的降解率達(dá)到了100％，較純氧化鋅顆粒相比提高3

4、0%。這是由于氧化鋅在經(jīng)紫外光活化后，光生電子迅速?gòu)难趸\表面轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電性極強(qiáng)的石墨烯表面，從而阻止了光生電子和空穴的復(fù)合，提高了納米氧化鋅的活化率。
　　石墨烯-納米二氧化鈦復(fù)合材料制備及其光催化活性研究：以完美石墨烯分散液、異丙醇鈦為反應(yīng)物。石墨烯-二氧化鈦復(fù)合物為一均勻的灰黑色粉末，在石墨烯達(dá)到一定含量后，復(fù)合物XRD圖譜中出現(xiàn)位于26.4°的石墨烯特征峰。TEM表征表明石墨烯的存在使得二氧化鈦顆粒的形貌均一性及分散性得到了

5、改善。討論了該反應(yīng)過程的合成機(jī)理。所得的復(fù)合物展現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性，在120分鐘的降解反應(yīng)中甲基橙的降解率達(dá)到了84%，較純二氧化鈦顆粒相比提高25%。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到180min后所有MO幾乎被全部降解。石墨烯的存在對(duì)二氧化鈦的光催化反應(yīng)產(chǎn)生了巨大影響。石墨烯-二氧化鈦較純二氧化鈦具有更優(yōu)越的催化性能。
　　石墨烯-納米磷酸鐵鋰復(fù)合材料制備及其電化學(xué)活性研究：以完美石墨烯分散液、硫酸亞鐵，磷酸二氫銨，氫氧化鋰為反應(yīng)物。在抗氧化劑V