納米尖晶石型鐵氧體-石墨烯復合材料的制備及性能研究.pdf

1、本文采用溶劑熱法制備了不同石墨烯含量的納米尖晶石型鐵氧體-石墨烯復合材料，期望兩者在光催化反應和電容特性方面達到協(xié)同效應，進而制備性能優(yōu)異的多功能材料。本課題對納米尖晶石型鐵氧體-石墨烯復合材料的物相結(jié)構(gòu)和微觀形貌進行表征，并主要對其吸附光催化降解染料廢水性能和作為超級電容器電極材料的電化學性能進行了研究。
　　(1)在不同反應溫度下，經(jīng)溶劑熱法分別制備了尖晶石型鋅鐵氧體、尖晶石型鎳鐵氧體、尖晶石型錳鐵氧體和尖晶石型銅鐵氧體。通過

2、分析可知，在反應溫度為200℃時，所制備的鐵氧體的晶型最完整，前三種鐵氧體粒子的粒徑在6-10 nm區(qū)間，銅鐵氧體粒子的粒徑在200-250 nm區(qū)間。
　　(2)采用改進的Hummers法制備了氧化石墨烯。在反應溫度為200℃下，經(jīng)溶劑熱法制備了不同石墨烯含量的尖晶石型鐵氧體-石墨烯(10％、15％、20％、25％、30％)復合材料，而且具有納米粒徑的鐵氧體粒子比較均勻的附著在石墨烯層間。
　　(3)分別對以上樣品對羅丹明

3、B的吸附性能進行了研究，結(jié)果表明暗室攪拌吸附1h后，四種尖晶石型鐵氧體以及各自與石墨烯不同含量的復合材料對羅丹明B的吸附量達到最大，而且加入石墨烯的復合材料對羅丹明B的吸附量明顯高于單一的鐵氧體。
　　(4)分別對以上樣品進行對羅丹明B的可見光催化性能進行了研究，結(jié)果表明，四種單一尖晶石型鐵氧體在可見光下對羅丹明B的降解效果幾乎可以忽略不計。
　　鋅鐵氧體-石墨烯復合材料、錳鐵氧體-石墨烯復合材料和銅鐵氧體-石墨烯復合材料可

4、見光催化降解羅丹明B的過程需要加入H2O2，達到雙重光催化效果。在光照時間90 min時，不同石墨烯含量的復合材料中ZF3-25％rGO、MF3-25％rGO、CF3-25％rGO具有最佳光催化活性，羅丹明B的降解率分別為90.2％、99.2％、96.8％。
　　鎳鐵氧體-石墨烯復合材料對羅丹明B的光催化活性高于以上三種復合材料，在光催化過程中不需要添加H2O2。在光照時間160 min時，NF3-20％rGO具有最佳光催化活性，

5、羅丹明B的降解率為93.7％。
　　(5)分別對以上樣品進行了電化學性能研究，結(jié)果表明，鐵氧體-石墨烯復合材料的電化學性能明顯優(yōu)于單一鐵氧體。其中在不同石墨烯含量的復合材料中ZF3-20％rGO、NF3-20％rGO、MF3-15％rGO、CF3-20％rGO分別顯示出最佳電化學性能，在電流密度為1 A/g下，四種復合材料的比電容分別為520 F/g，805 F/g，1717.5 F/g，1952.5 F/g，而且具有良好的充放電