多酸基石墨烯纳米复合材料的设计合成及性能研究

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3、期：了町弓年r月刁口日辽’刊币范人学硕十学位论文}商要多会属氧酸盐亦称多金属氧簇，广泛应用于催化、医学、表面科学及材料科学等研究领域，但由于其比表面积小且不易分离，使得它的应用受到一定局限。石墨烯具有高比表面积、优异的导热性能和突出的力学性能等特性。本论文以多金属氧酸盐和石墨烯为构筑基元，原位设计合成了系列多酸基石墨烯纳米复合材料，以期解决多金属氧酸盐比

4、表面积小和难于分离的弊端，从而大大提高了其催化活性并拓展了应用空间。采用红外光谱(FT．IR)、透射电镜(TEM)、热重(TG)、X．射线粉末衍射(XRDl和拉曼光谱(Raman)等测试手段对新材料进行了表征。除此之外，我们还尝试合成了黄连素／氧化石墨烯液晶复合物，并对其液晶性进行了表征和研究。论文主要工作如下：1．Keggin类型多酸基石墨烯的研发。选用Keggin类型多金属氧酸盐与石墨烯反应，原位合成了多酸基石墨烯纳米复合物。对新材料表征的结果表明，多金属氧酸盐与石墨烯之间存在较强的化学键合，复合物的比表面积远远大于多

5、金属氧酸盐，其中，硅钨酸．石墨烯的比表面积最大为875m2／g。新材料的热稳定性强于母体石墨烯和多金属氧酸盐。将自制的催化剂用于催化环己烯氧化反应，实验结果表明，该催化材料的催化活性高、选择性强、使用寿命长且易于分离。2．Dawson类型多酸基石墨烯的研发。选用P2M018与石墨烯为组装基块，原位合成了另一类结构的复合物。测试结果说明石墨烯和P2M018之间存在较强的离子键和氢键。尤为可贵的是，其比表面积为1065m2／g，远大于Keggin型多酸基石墨烯复合物，热稳定性又强于石墨烯。试验其在催化氧化反应中活性较高且易于分

6、离。3．黄连素／氧化石墨烯液晶复合物的研发。按不同化学计量比设计合成了系列黄连素／氧化石墨烯液晶复合物。实验结果表明，向氧化石墨烯溶液中加入适量黄连素不会影响原溶液的液晶性，但当黄连素的担载量大于16％时，黄连素／氧化石墨烯复合物会聚沉并从溶液中析出，所以保持液晶性的最佳担载量为16％。紫外光谱分析说明，黄连素与氧化石墨烯之间存在化学键合作用，这一结果为进一步研究黄连素等药物的生物相容性和缓释作用提供了新的途径。关键词：多金属氧酸盐；石墨烯；黄连素；氧化石墨烯；环己烯氧化多酸基石墨烯纳米复合材料的设计合成及性能研究Synt

7、hesis，characterizationandcatalyticperfornlancqSynthesischaracterizationandcatal吼icoerfornlanceof，polyoxometalates—basedgraphenenanocompositesAbstractPolyoxometalatesknownasmetaloxygenanionclusters，theyarewidelyusedinthefieldofcatalysis，medicine，surfacescienceandma

8、terialsscience，butpolyoxometalateshavesmallsurfacearea,andhardtoseparate，theirpotentialapplicationinotherfieldsislimited．Graphenehaslargesurfacearea,excellentthermalperformanceandoutstandingmechanicalpropertiesandSOon．Inthispaperwechosepolyoxometallatesandgraphene

9、asbuildingblocks，andpreparedaseriesofpolyoxometalates—basedgraphenenanocompositesinsitu，wehopethecompositeshavelargesurfaceareaandeasetoseparate．thisCan