石墨烯基无机纳米复合材料的可控合成及性能研究

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1、分类号：UDC：TB33620．3编号：—10299B—1105007JIANGSUUNIVERSlTY博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目：学科专业：作者姓名：指导教师：答辩日期：ClassifiedIndex：TB33UDC：620．3Ph．D．DissertationControllableSynthesisandPropertiesofGraphene·-BasedInorganicNanocompositesByZhenyuanJiMajor：MaterialScienceSupervisors：Prof．Xi；pingSheProXiao

2、pinRShenJiangsuUniversityMay,2014独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：秀苷良活＼2矿J峰6月户日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学

3、位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生院办理。本学位论文属于不保密0／o学位论文作者签名：秘爪漏＼上。}中年6月p目指导教师签名：匆华年6月江苏大学博士学位论文摘要由于石墨烯具有独特的结构柔韧性、超高的电导率、优异的热稳定性以及巨大的比表面积，石墨烯在纳米材

4、料的制备与应用领域具有广阔的发展前景，将拥有优异性能的石墨烯与其他功能纳米材料相结合制备石墨烯基纳米复合材料，是拓展石墨烯应用范围的有效途径。基于此，本论文旨在合成多种形貌和尺寸可控的石墨烯基二元以及三元纳米复合材料，发展制备石墨烯基纳米复合材料的新方法、探索其合成机理、考察复合结构的形貌和微结构，并将其运用于光催化、超级电容器、对硝基苯酚(4-NP)催化加氢等领域中。主要研究内容如下：1．利用A矿与氧化石墨烯(Go)片层之间的静电相互作用，成功的制备出一种新颖的AgEO／GO可见光光催化材料，并利用x．射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对所得产物进

5、行表征。通过对亚甲基蓝(MB)的光催化降解来评价AgEO／GO的光催化活性。结果表明，在可见光照射下，A920／GO纳米复合材料光催化降解MB的催化性能明显高于单独A920纳米粒子。催化活性提高的原因主要归因于与GO复合之后，A920纳米粒子的尺寸变小，光生电子．空穴对能有效的进行分离，吸附性能也显著提高。此外，我们研究了AgEO／GO催化降解MB的动力学过程，提出了MB光催化降解的机理，为发展高活性的可见光响应的光催化剂提供了方向。2．采用原位生长与自组装的方法，成功的将Ce02纳米粒子复合到还原氧化石墨烯(RGO)片的表面。所得产物用XRD、Raman和TEM进行表征。

6、结果表明与原位生长途径相比，采用自组装途径制备的RGO／Ce02纳米复合材料，其Ce02纳米粒子负载更为均匀，且负载密度可以通过简单的改变Ce02的起始加料量而加以调控。与RGO复合之后，Ce02纳米粒子的光生电子．空穴对能有效的进行分离，吸附性能也显著提高。在模拟太阳光的照射下，RGO／Ce02纳米复合材料光催化降解MB的活性明显优于Ce02纳米粒子。而且RGO／Ce02的光催化活性可以通过改变Ce02的负载量而简单加以调节。这种简单的自组装方法可以推广到在石墨烯表面负载分布高度均匀的其他功能纳米材料，从而在催化、传感和能源等方面得到应用。3．采用自组装与高温煅烧相结合的

7、方法成功制备出具有优异超级电容性能的RGO／Ce02纳米复合材料。系统研究了其结构、形貌与组成。发现RGO作为I石墨烯基无机纳米复合材料的可控合成及性能研究载体能有效阻止Ce02纳米粒子在煅烧时发生团聚。在5mVS‘1的扫速下，RGO／Ce02作为超级电容器电极材料的单位比电容为265Fg～，且循环1000次后电容不发生明显衰减。该复合材料电化学性能提高的原因可归因于RGO与Ce02的协同作用机制。优异的电化学性能使得RGO／Ce02纳米复合材料在超级电容器领域具有潜在的应用价值。4．利用十八胺(ODA)作为还原剂