幾種無機納米粒子-(氧化)石墨烯復合材料的制備及性能研究.pdf

1、石墨烯，這一由單層碳原子緊密堆積成的二維蜂窩狀晶格結構的碳質材料，自2004年發(fā)現(xiàn)以來，因具有優(yōu)異的電學、熱學、光學和力學性能，受到廣大科研工作者的極大關注。近年來，石墨烯復合材料的研究已成為人們關注的焦點。本論文主要以氧化石墨為前驅體，通過靜電吸引機制和金屬離子結合制備出了多種金屬氧化物和金屬氫氧化物/(氧化)石墨烯復合材料。對這些復合物進行了相關的表征，并且研究了他們的光催化和電化學等性質。主要內容如下：
　　 1.利用氧化

2、石墨在溶液中超聲剝離容易形成帶負電的氧化石墨烯這一特性，通過與鋅金屬離子結合，在水-乙醇介質中采用快速沉淀法成功將ZnO納米粒子與氧化石墨烯復合，獲得了ZnO/氧化石墨烯納米復合物(GO-ZnO)。在對亞甲基藍的光催化降解實驗中，發(fā)現(xiàn)GO-ZnO納米復合物光催化降解效果良好，降解量達92％。
　　 2.以氧化石墨為前驅體，在乙二醇介質中采用溶劑熱法一步成功合成了石墨烯負載氧化鋅納米復合物。在ZnO納米晶原位成核生長的同時，反應體

3、系中的溶劑乙二醇同時充當還原劑，在高溫條件下將氧化石墨烯還原，去除其表面的大量含氧基團，從而形成氧化鋅-石墨烯納米復合物。在研究復合物的光致發(fā)光性質的過程中，發(fā)現(xiàn)ZnO納米粒子的激發(fā)在復合物中存在淬滅現(xiàn)象，這表明處于激發(fā)態(tài)的ZnO與石墨烯之間有電荷傳遞作用。
　　 3.采用溶劑熱法，在甲醇介質中成功將四氧化三鈷納米粒子沉積在石墨烯片層，獲得Co3O4/石墨烯納米復合材料(G-Co3O4)。發(fā)現(xiàn)調節(jié)氨水用量和鈷離子濃度，對復合物形

4、貌有很大影響。利用循環(huán)伏安法考察了該復合物的電容性能，結果顯示G-Co3O4納米復合物比電容有很大提高，比電容值為178 F·g-1。
　　 4.以正己醇為溶劑，采用溶劑熱法一步成功將Co3O4空心球負載于還原的氧化石墨烯片層上，得到了Co3O4/RGO復合物。反應過程中，硝酸鈷熱分解而生成Co3O4納米晶，然后以氣-液兩相的氣泡為中心聚集形成Co3O4空心球。經研究復合物的電化學性質，發(fā)現(xiàn)Co3O4/RGO復合物比電容有很大提