石墨烯-金屬酞菁復(fù)合材料的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成的二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的碳質(zhì)材料，特殊的結(jié)構(gòu)賦予其諸多優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)以及機(jī)械性能，但分散性、兼容性不好極大的限制了它的發(fā)展。近期，人們的研究熱點(diǎn)主要是集中在通過共價(jià)鍵方式將不同種類的功能基團(tuán)或者化合物修飾到石墨烯的表面，形成具有良好的可修飾性和分散性的功能化石墨烯材料。酞菁化合物具有優(yōu)異的光電性質(zhì)被應(yīng)用于光電轉(zhuǎn)換材料、光催化劑、和非線性光學(xué)材料等領(lǐng)域。本文通過酰胺反應(yīng)制各出了一系列的石墨烯/金屬酞菁復(fù)

2、合材料，研究了復(fù)合材料的光催化降解有機(jī)染料以及非線性光學(xué)性質(zhì)。具體內(nèi)容如下:
　　1.本文通過酰胺反應(yīng)將氨基化的金屬酞菁（ZnTAPc和CoTAPc）與自制氧化石墨烯(GO)和苯甲酸修飾的石墨烯(BFG)反應(yīng)，制備共價(jià)鍵連接的ZnTAPc-GO，ZnTAPc-BFG和CoTAPc-BFG復(fù)合材料，采用傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、拉曼光譜(Raman)、X射線光電子能譜(XPS)、透射電子顯微鏡(TEM)對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌進(jìn)行

3、表征和分析。結(jié)果表明，金屬酞菁與功能化石墨烯之間是以共價(jià)鍵連接。
　　2.將共價(jià)鍵連接的ZnTAPc-GO和ZnTAPc-BFG復(fù)合材料，首次用于在可見光條件下催化降解有機(jī)染料羅丹明B。結(jié)果表明，復(fù)合材料與純ZnTAPc相比，在可見光條件下降解效果均有明顯的提高;摻雜量為10％的復(fù)合材料具有最高的降解率;ZnTAPc-10％BFG和ZnTAPc-10％GO在3.5 h內(nèi)降解率分別達(dá)到了90.47％和82.32％。其原因在于適量摻雜

4、的石墨烯可以接受和轉(zhuǎn)移光電子，有效抑制了電子與空穴的復(fù)合，從而提高了光催化效率;而過多摻雜會(huì)阻礙ZnTAPc對光的吸收，減少ZnTAPc與反應(yīng)溶液接觸，從而降低了光催化效率。
　　3.利用Z掃描技術(shù)測定了CoTAPc，BFG和CoTAPc-BFG復(fù)合材料的非線性吸收系數(shù)，β值分別為1.4×10-11，2.1×10-10和6.0×10-10 m·W-1。結(jié)果表明，與CoTAPc和BFG本體相比，復(fù)合材料表現(xiàn)出更優(yōu)良的三階非線性光學(xué)性