氧化石墨烯納米復(fù)合材料的制備及其性能的研究.pdf

1、石墨烯具有獨特的納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)性能,但石墨烯的規(guī)模化制備難度大,表面反應(yīng)活性位點少,應(yīng)用受到限制。在強酸和強氧化劑作用下利用化學(xué)氧化法制備的氧化石墨烯(graphene oxide,簡記為GO)通?？梢砸曌魇┑那膀?qū)體,經(jīng)化學(xué)還原和熱還原可以消除GO表面接枝的含氧官能團,從而實現(xiàn)石墨烯的批量生產(chǎn)。而氧化石墨烯表面存在大量的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團,可為化學(xué)反應(yīng)提供反應(yīng)位點,同時也可提高GO在極性溶劑中的溶解度。鑒于此,本文

2、以天然石墨為原料,使用改進的Hummers法制備了氧化石墨烯,進而以氧化石墨烯作為前驅(qū)體,經(jīng)與多種材料復(fù)合得到一系列GO復(fù)合材料,利用 X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)等分析測試儀器分析了復(fù)合材料的晶體結(jié)構(gòu)和微觀形貌,并測定了其吸附性能、光催化性能及電化學(xué)性能。本文主要研究內(nèi)容結(jié)果如下:
　　1.使用改進的Hummers法制備了氧化石墨烯懸浮液,與經(jīng)低溫氫氧化鈉-尿素溶劑體系溶解的纖維素進

3、行復(fù)合,得到氧化石墨烯/纖維素復(fù)合膜,分析了復(fù)合膜的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌和對羅丹明B的吸附性能,并討論了其吸附機理。結(jié)果表明,氧化石墨烯/纖維素復(fù)合物對羅丹明B的吸附能力明顯優(yōu)于氧化石墨烯;當氧化石墨烯/纖維素質(zhì)量比為1:4時,相應(yīng)的復(fù)合物對羅丹明B的吸附能力最強。
　　2.以P25為原料,利用水熱法制備了一維鈦酸納米管。將鈦酸納米管與氧化石墨烯懸浮液在酸性條件下進行簡單的物理混合,得到氧化石墨烯/鈦酸納米管復(fù)合材料,表征了復(fù)合產(chǎn)物

4、的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌,并測定了其光催化等性質(zhì)。結(jié)果表明,引入氧化石墨烯可改善鈦酸納米管的光催化性能。當氧化石墨烯的含量為5％(質(zhì)量分數(shù);下同)時,相應(yīng)的復(fù)合材料的光催化性能最好;而氧化石墨烯含量為2%的復(fù)合材料經(jīng)氫氣還原之后的光催化性能最好,但相對于真空處理的樣品來說,有所下降。
　　3.以P25和膨脹石墨為原料,利用水熱法制備了一維鈦酸納米管/膨脹石墨復(fù)合物,經(jīng)抽濾、洗滌、干燥,得到膨脹石墨烯/鈦酸納米管復(fù)合材料。分析了復(fù)合產(chǎn)物