發(fā)布時(shí)間：2020-12-06 01:40

　　石墨烯作為一種新型的二維碳納米材料,具有獨(dú)特的性能,其中優(yōu)異的電子傳輸能力尤為顯著。因此,將石墨烯作為共催化劑與半導(dǎo)體納米材料進(jìn)行復(fù)合,應(yīng)用于光催化領(lǐng)域的研究,受到了廣泛的關(guān)注。但石墨烯也有其本身固有的負(fù)效應(yīng),如光屏蔽效應(yīng),使得半導(dǎo)體上實(shí)際接受到的光強(qiáng)減弱,這也限制了石墨烯的進(jìn)一步應(yīng)用。目前,對(duì)于石墨烯基半導(dǎo)體復(fù)合材料的研究主要集中在兩個(gè)方面:一是將石墨烯與不同的、不斷發(fā)現(xiàn)的新半導(dǎo)體材料進(jìn)行復(fù)合,擴(kuò)展石墨烯的適用范圍;二是通過(guò)合理設(shè)計(jì)石墨烯與半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu),盡可能的減弱石墨烯本身的負(fù)效應(yīng),從而更加充分、高效地利用石墨烯,發(fā)揮石墨烯在光催化反應(yīng)中的優(yōu)勢(shì)。以下是本文的主要討論內(nèi)容:(1)在傳統(tǒng)的石墨烯基半導(dǎo)體復(fù)合材料中,石墨烯都是包裹在半導(dǎo)體材料的外層。由于石墨烯與光源發(fā)出的光直接接觸,使得石墨烯的光屏蔽效應(yīng)不可避免。為了抑制石墨烯的這種負(fù)效應(yīng),我們構(gòu)建了一種全新的結(jié)構(gòu)。首先采用表面負(fù)載有小片石墨烯的SiO2球作為模板,然后在其上負(fù)載TiO2球殼前驅(qū)體,最后經(jīng)過(guò)熱處理,合成石墨烯位于TiO2球殼內(nèi)層的復(fù)合材料。這樣,不僅保留了石墨烯對(duì)光生電子優(yōu)異的傳遞性質(zhì),而且由于石墨烯被TiO2球殼包裹,... 

【文章來(lái)源】：福州大學(xué)福建省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２．石墨烯的基本結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２．?Ｔｈｅ?ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??

華力被完全破壞，這時(shí)候就剝離出了單層氧化石墨片，也就是得到了氧化石墨烯。??最后從氧化石墨烯變成石墨烯就有很多途徑可以實(shí)現(xiàn)，比如電化學(xué)還原，再比如??光還原，還有熱還原以及化學(xué)還原等。圖１－３展示了從石墨到石墨烯的整個(gè)流??程示意［酬：??．．．．???〇Ｘ，ｄａｔｌ？ｎ??－參、：謹(jǐn)￥??Ｇｒａｐｈｉｔｅ??Ｇｒａｐｈｉｔｅ?ｏｘｉｄｅ??（ＧＯ）??Ｊ?Ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ??＇奪參??Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ??ｇｒａｐｈｅｎｅ?（ＣＣＧ）?Ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｏｘｉｄｅ??圖１－３．氧化－還原法制備石墨烯的反應(yīng)機(jī)理??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３．?Ｔｈｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｒｅｄｏｘ?ｍｅｔｈｏｄ．??此法操作簡(jiǎn)單，原料易得，成本低廉，同時(shí)產(chǎn)量還高，因此是最廣泛采用的??制備石墨烯的方法。但需要引起注意的是，最后還原的步驟并不能完全除去之前??產(chǎn)生的全部含氧基團(tuán)。所以，通過(guò)此方法得到的石墨烯仍然保留有一定的含氧官??能團(tuán)。這些羥基等官能團(tuán)為石墨烯的功能化打下了基礎(chǔ)，也能作為反應(yīng)基團(tuán)與其??他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)

墨離解出的單原子片層結(jié)構(gòu)與石墨烯相類似的特性，同時(shí)自身又具有含氧基團(tuán)等??不同于石墨烯的結(jié)構(gòu)，科拼工作者于是稱這種材料為氧化石墨烯（ＧＯ）［４８，４９］。氧??化石墨烯的平面結(jié)構(gòu)如圖１－４所示，它與石墨烯類似，都具有單層碳原子的層??狀結(jié)構(gòu)。所不同的是，它的厚度大約為１？１．４?ｎｍ，而無(wú)缺陷的石墨烯度只有約??０．３３５?ｎｍ。造成這種差異的原因主要是，氧化石墨烯片的表面和邊緣都帶有了羥??基、環(huán)氧基等含氧基團(tuán)，在空間上就表現(xiàn)為單層片結(jié)構(gòu)厚度的增加。再?gòu)钠瑢咏Y(jié)??構(gòu)的面上橫向長(zhǎng)度來(lái)考慮，在沒有施加其他外力的情況下，它的大小主要由原始??石墨晶體的大小所決定。而如果對(duì)其進(jìn)行氧化處理［５Ｇ］或超聲處理過(guò)程［５１，５２］，單??層片的平均橫向大小可以被進(jìn)一步調(diào)節(jié)。在上一小節(jié)內(nèi)容“石墨烯的制備方法”??中，我們知道了，通過(guò)超聲攪拌［４８］或快速加熱［５３］可以進(jìn)一步增大氧化石墨的片??層間距，直至破壞掉其中起連接作用的范德華力，這就實(shí)現(xiàn)了氧化石墨烯的最終??剝離。但是這里必須指出

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：2900478