超臨界連續(xù)水熱法合成石墨烯-無機納米材料及其應用研究.pdf

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

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的復合材料成為現(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物，采用超臨界連續(xù)水熱法合成石墨烯-無機納米材料，考察了反應參數對產物結構，形貌等的影響，探討了復合材料的成核和復合機理；開展了復合材料的應用研究，主要研究結果如下：
　　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物，通過控制前驅體濃度，實現(xiàn)了石墨烯-

3、氧化鋅復合結構的控制并討論了反應過程的合成機理。所得的復合物為均勻的灰黑色粉末，XRD表征顯示復合物中氧化鋅晶型為纖鋅礦型。石墨烯與氧化鋅的復合對氧化鋅的結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。在不同前驅體濃度下復合物結構為膜粒結構或蛛網結構，這是由于結晶過程的機理差異所造成。復合物展現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性，在200分鐘的降解反應中甲基橙的降解率達到了100％，較純氧化鋅顆粒相比提高3

4、0%。這是由于氧化鋅在經紫外光活化后，光生電子迅速從氧化鋅表面轉移到導電性極強的石墨烯表面，從而阻止了光生電子和空穴的復合，提高了納米氧化鋅的活化率。
　　石墨烯-納米二氧化鈦復合材料制備及其光催化活性研究：以完美石墨烯分散液、異丙醇鈦為反應物。石墨烯-二氧化鈦復合物為一均勻的灰黑色粉末，在石墨烯達到一定含量后，復合物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。討論了該反應過程的合成機理。所得的復合物展現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性，在120分鐘的降解反應中甲基橙的降解率達到了84%，較純二氧化鈦顆粒相比提高25%。當反應進行到180min后所有MO幾乎被全部降解。石墨烯的存在對二氧化鈦的光催化反應產生了巨大影響。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-納米磷酸鐵鋰復合材料制備及其電化學活性研究：以完美石墨烯分散液、硫酸亞鐵，磷酸二氫銨，氫氧化鋰為反應物。在抗氧化劑V