石墨烯基無機(jī)納米復(fù)合材料的可控合成及性能研究

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1、分類號：UDC：TB33620．3編號：—10299B—1105007JIANGSUUNIVERSlTY博士學(xué)位論文DOCTORALDISSERTATION論文題目：學(xué)科專業(yè)：作者姓名：指導(dǎo)教師：答辯日期：ClassifiedIndex：TB33UDC：620．3Ph．D．DissertationControllableSynthesisandPropertiesofGraphene·-BasedInorganicNanocompositesByZhenyuanJiMajor：MaterialScienceSupervisors：Prof．Xi；pingSheProXiao

2、pinRShenJiangsuUniversityMay,2014獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容以外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果，也不包含為獲得江蘇大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：秀苷良活＼2礦J峰6月戶日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書江蘇大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館、中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社有權(quán)保留本人所送交學(xué)

3、位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致，允許論文被查閱和借閱，同時授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所將本論文編入《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》并向社會提供查詢，授權(quán)中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社將本論文編入《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》并向社會提供查詢。論文的公布(包括刊登)授權(quán)江蘇大學(xué)研究生院辦理。本學(xué)位論文屬于不保密0／o學(xué)位論文作者簽名：秘爪漏＼上。}中年6月p目指導(dǎo)教師簽名：匆華年6月江蘇大學(xué)博士學(xué)位論文摘要由于石墨烯具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)柔韌性、超高的電導(dǎo)率、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性以及巨大的比表面積，石墨烯在納米材

4、料的制備與應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景，將擁有優(yōu)異性能的石墨烯與其他功能納米材料相結(jié)合制備石墨烯基納米復(fù)合材料，是拓展石墨烯應(yīng)用范圍的有效途徑?；诖?，本論文旨在合成多種形貌和尺寸可控的石墨烯基二元以及三元納米復(fù)合材料，發(fā)展制備石墨烯基納米復(fù)合材料的新方法、探索其合成機(jī)理、考察復(fù)合結(jié)構(gòu)的形貌和微結(jié)構(gòu)，并將其運(yùn)用于光催化、超級電容器、對硝基苯酚(4-NP)催化加氫等領(lǐng)域中。主要研究內(nèi)容如下：1．利用A礦與氧化石墨烯(Go)片層之間的靜電相互作用，成功的制備出一種新穎的AgEO／GO可見光光催化材料，并利用x．射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)對所得產(chǎn)物進(jìn)

5、行表征。通過對亞甲基藍(lán)(MB)的光催化降解來評價AgEO／GO的光催化活性。結(jié)果表明，在可見光照射下，A920／GO納米復(fù)合材料光催化降解MB的催化性能明顯高于單獨(dú)A920納米粒子。催化活性提高的原因主要?dú)w因于與GO復(fù)合之后，A920納米粒子的尺寸變小，光生電子．空穴對能有效的進(jìn)行分離，吸附性能也顯著提高。此外，我們研究了AgEO／GO催化降解MB的動力學(xué)過程，提出了MB光催化降解的機(jī)理，為發(fā)展高活性的可見光響應(yīng)的光催化劑提供了方向。2．采用原位生長與自組裝的方法，成功的將Ce02納米粒子復(fù)合到還原氧化石墨烯(RGO)片的表面。所得產(chǎn)物用XRD、Raman和TEM進(jìn)行表征。

6、結(jié)果表明與原位生長途徑相比，采用自組裝途徑制備的RGO／Ce02納米復(fù)合材料，其Ce02納米粒子負(fù)載更為均勻，且負(fù)載密度可以通過簡單的改變Ce02的起始加料量而加以調(diào)控。與RGO復(fù)合之后，Ce02納米粒子的光生電子．空穴對能有效的進(jìn)行分離，吸附性能也顯著提高。在模擬太陽光的照射下，RGO／Ce02納米復(fù)合材料光催化降解MB的活性明顯優(yōu)于Ce02納米粒子。而且RGO／Ce02的光催化活性可以通過改變Ce02的負(fù)載量而簡單加以調(diào)節(jié)。這種簡單的自組裝方法可以推廣到在石墨烯表面負(fù)載分布高度均勻的其他功能納米材料，從而在催化、傳感和能源等方面得到應(yīng)用。3．采用自組裝與高溫煅燒相結(jié)合的

7、方法成功制備出具有優(yōu)異超級電容性能的RGO／Ce02納米復(fù)合材料。系統(tǒng)研究了其結(jié)構(gòu)、形貌與組成。發(fā)現(xiàn)RGO作為I石墨烯基無機(jī)納米復(fù)合材料的可控合成及性能研究載體能有效阻止Ce02納米粒子在煅燒時發(fā)生團(tuán)聚。在5mVS‘1的掃速下，RGO／Ce02作為超級電容器電極材料的單位比電容為265Fg～，且循環(huán)1000次后電容不發(fā)生明顯衰減。該復(fù)合材料電化學(xué)性能提高的原因可歸因于RGO與Ce02的協(xié)同作用機(jī)制。優(yōu)異的電化學(xué)性能使得RGO／Ce02納米復(fù)合材料在超級電容器領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。4．利用十八胺(ODA)作為還原劑