石墨烯及其复合材料的制备和应用研究
石墨烯是一种由平面的单层碳原子排列形成的二维蜂窝状晶体，由Geim等人于2004年发现，并能稳定存在。石墨烯拥有独一无二的物理化学性质，一直是科学界关注和研究的热点。目前，关于石墨烯纳米复合材料在润滑油添加剂和光还原CO2方面的应用研究还比较少。因此，本论文对石墨烯及其复合材料的抗磨性能和光催化性能进行了研究。
本文利用改良的Hummers法制备了氧化石墨，然后向氧化石墨水溶液里加入金属或金属氧化物的前驱体，制备出Cu-石墨烯，Cu2O-石墨烯和ZnO-石墨烯纳米复合材料。通过XRD，TEM，HRTEM，Raman，FT-IR，TGA，紫外-可见光谱和荧光光谱等手段进行了形貌和结构的表征，并且对其应用性能进行了研究。
研究结果表明，合成的石墨烯厚度较薄，缺陷较少，且只含有少量的含氧官能团;制备得到的纳米复合材料具有较好的晶型，纳米粒子(Cu，Cu2O和ZnO)紧密的、均匀的分散在石墨烯的表面，粒径分布均一，而且有效的抑制了粒子之间的自团聚。将Cu-石墨烯纳米复合材料以适当的比例添加到润滑油中显示出更好的摩擦学性能，与基础油相比其承载力提高了50.0％。探究其光催化降解罗丹明B的效果发现，在模拟太阳光的照射下，Cu2O-石墨烯和ZnO-石墨烯纳米复合材料的光催化性能较好，其降解效率大约是纯Cu2O和ZnO纳米粒子的两倍。在Cu2O-石墨烯和ZnO-石墨烯复合材料光还原CO2的应用中，甲醇的产率分别提高了52.5％，74.9％。其原因被认为是石墨烯的引入，提高了电子迁移速率，促进了电子-空穴的分离。
石墨烯;纳米复合材料;绿色合成;抗磨性能;光催化活性;制备工艺
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
毋伟
2013
中文
TQ165;TB383
96
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）