本文關(guān)鍵詞：石墨烯及其復(fù)合材料的制備和應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石墨烯是一種由平面的單層碳原子排列形成的二維蜂窩狀晶體,由Geim等人于2004年發(fā)現(xiàn),并能穩(wěn)定存在。石墨烯擁有獨一無二的物理化學(xué)性質(zhì),一直是科學(xué)界關(guān)注和研究的熱點。目前,關(guān)于石墨烯納米復(fù)合材料在潤滑油添加劑和光還原C02方面的應(yīng)用研究還比較少。因此,本論文對石墨烯及其復(fù)合材料的抗磨性能和光催化性能進(jìn)行了研究。 本文利用改良的Hummers法制備了氧化石墨,然后向氧化石墨水溶液里加入金屬或金屬氧化物的前驅(qū)體,制備出Cu-石墨烯,Cu2O-石墨烯和ZnO-石墨烯納米復(fù)合材料。通過XRD,TEM,HRTEM,Raman,FT-IR,TGA,紫外-可見光譜和熒光光譜等手段進(jìn)行了形貌和結(jié)構(gòu)的表征,并且對其應(yīng)用性能進(jìn)行了研究。 研究結(jié)果表明,合成的石墨烯厚度較薄,缺陷較少,且只含有少量的含氧官能團；制備得到的納米復(fù)合材料具有較好的晶型,納米粒子(Cu,Cu2O和ZnO)緊密的、均勻的分散在石墨烯的表面,粒徑分布均一,而且有效的抑制了粒子之間的自團聚。將Cu-石墨烯納米復(fù)合材料以適當(dāng)?shù)谋壤砑拥綕櫥椭酗@示出更好的摩擦學(xué)性能,與基礎(chǔ)油相比其承載力提高了50.0%。探究其光催化降解羅丹明B的效果發(fā)現(xiàn),在模擬太陽光的照射下,Cu20-石墨烯和ZnO-石墨烯納米復(fù)合材料的光催化性能較好,其降解效率大約是純Cu20和ZnO納米粒子的兩倍。在Cu20-石墨烯和ZnO-石墨烯復(fù)合材料光還原CO2的應(yīng)用中,甲醇的產(chǎn)率分別提高了52.5%,74.9%。其原因被認(rèn)為是石墨烯的引入,提高了電子遷移速率,促進(jìn)了電子-空穴的分離。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 納米復(fù)合材料 綠色合成 抗磨性能 光催化活性
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：O613.71;TB33
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 第一章 緒論17-33
• 1.1 引言17
• 1.2 石墨烯簡介17-21
• 1.2.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)17
• 1.2.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)17-19
• 1.2.2.1 大的比表面積18
• 1.2.2.2 電學(xué)和光學(xué)性能18
• 1.2.2.3 機械性能18-19
• 1.2.2.4 熱學(xué)性能19
• 1.2.3 石墨烯的制備19-21
• 1.2.3.1 微機械剝離法19
• 1.2.3.2 氧化石墨還原法19-20
• 1.2.3.3 化學(xué)氣相沉積法20
• 1.2.3.4 晶體外延生長法20
• 1.2.3.5 碳納米管開鏈法20-21
• 1.3 石墨烯復(fù)合材料的研究進(jìn)展21-30
• 1.3.1 石墨烯--納米粒子復(fù)合材料的制備方法21-24
• 1.3.1.1 原位還原法21-22
• 1.3.1.2 水熱/溶劑熱法22-23
• 1.3.1.3 溶膠--凝膠法23
• 1.3.1.4 模板法23
• 1.3.1.5 紫外輔助光催化還原法23-24
• 1.3.2 石墨烯--納米粒子復(fù)合材料在潤滑油抗磨劑方面的研究進(jìn)展24-25
• 1.3.3 石墨烯--納米粒子復(fù)合材料在光催化方面的研究進(jìn)展25-30
• 1.3.3.1 光催化降解有機污染物25-28
• 1.3.3.2 光催化還原CO_228-30
• 1.4 本文的研究內(nèi)容和研究意義30-33
• 1.4.1 研究內(nèi)容30-31
• 1.4.2 研究意義31-33
• 第二章 Cu-石墨烯納米復(fù)合材料的制備及在抗磨劑中的應(yīng)用33-45
• 2.1 引言33
• 2.2 實驗原料及儀器33-34
• 2.3 實驗步驟34-36
• 2.3.1 氧化石墨的制備34-35
• 2.3.2 石墨烯的制備35
• 2.3.3 Cu-石墨烯復(fù)合材料的制備35-36
• 2.3.4 Cu-石墨烯復(fù)合材料作為潤滑油添加劑的抗磨性能測試36
• 2.4 表征方法36-37
• 2.5 實驗結(jié)果與討論37-43
• 2.5.1 形貌分析37-38
• 2.5.2 X-射線衍射分析38-40
• 2.5.3 拉曼光譜分析40-41
• 2.5.4 傅立葉紅外光譜分析41-42
• 2.5.5 熱重分析42
• 2.5.6 Cu-石墨烯復(fù)合材料作為添加劑對潤滑油極壓性的影響42-43
• 2.5.7 Cu-石墨烯復(fù)合材料的摩擦磨損機理43
• 2.6 本章小結(jié)43-45
• 第三章 Cu_2O-石墨烯納米復(fù)合材料的制備及在光催化劑方面的應(yīng)用45-63
• 3.1 引言45
• 3.2 實驗原料及儀器45-46
• 3.3 實驗步驟46-49
• 3.3.1 氧化石墨的合成46
• 3.3.2 石墨烯合成46
• 3.3.3 氧化亞銅的合成46-47
• 3.3.4 Cu_2O-石墨烯復(fù)合材料的合成47-48
• 3.3.5 Cu_2O-石墨烯復(fù)合材料光催化降解有機染料實驗48-49
• 3.3.6 Cu_2O-石墨烯復(fù)合材料的光催化還原二氧化碳實驗49
• 3.4 表征方法49-50
• 3.5 實驗結(jié)果與討論50-59
• 3.5.1 TEM表征50-51
• 3.5.2 XRD表征51-52
• 3.5.3 拉曼光譜表征52-53
• 3.5.4 紅外光譜表征53-54
• 3.5.5 紫外-可見光譜表征54-55
• 3.5.6 熒光光譜表征55-56
• 3.5.7 Cu_2O-石墨烯復(fù)合材料的光降解羅丹明B56-58
• 3.5.7.1 光降解羅丹明B性能測試56-58
• 3.5.7.2 Cu_2O-石墨烯的循環(huán)使用性能測試58
• 3.5.8 Cu_2O-石墨烯復(fù)合材料的光還原CO_258-59
• 3.6 光催化機理分析59-60
• 3.7 本章小結(jié)60-63
• 第四章 ZnO-石墨烯納米復(fù)合材料的制備及在光催化劑方面的應(yīng)用63-81
• 4.1 引言63
• 4.2 實驗原料及儀器63-64
• 4.3 實驗步驟64-66
• 4.3.1 氧化石墨的合成64
• 4.3.2 ZnO-石墨烯納米復(fù)合材料和ZnO納米粒子的合成64-65
• 4.3.3 ZnO-石墨烯復(fù)合材料的光催化降解有機染料實驗65-66
• 4.3.4 ZnO-石墨烯復(fù)合材料的光還原CO_2的實驗66
• 4.4 表征方法66-67
• 4.5 結(jié)果與討論67-76
• 4.5.1 TEM表征67-68
• 4.5.2 XRD表征68-69
• 4.5.3 拉曼光譜表征69-70
• 4.5.4 紅外光譜表征70-71
• 4.5.5 紫外-可見吸收光譜表征71-72
• 4.5.6 熒光光譜表征72-73
• 4.5.7 ZnO-石墨烯復(fù)合材料光降解羅丹明B73-75
• 4.5.7.1 光降解羅丹明B性能測試73-75
• 4.5.7.2 ZnO-石墨烯的循環(huán)使用性能測試75
• 4.5.8 ZnO-石墨烯復(fù)合材料光還原CO_275-76
• 4.6 光催化機理分析76-78
• 4.7 本章小結(jié)78-81
• 第五章 結(jié)論與建議81-83
• 5.1 結(jié)論81
• 5.2 建議81-83
• 參考文獻(xiàn)83-91
• 致謝91-93
• 研究成果和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文93-95
• 作者和導(dǎo)師簡介95-96
• 附件96-97

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭艷;張軍;高禎瑞;;HIPS/OGO復(fù)合材料阻燃性能的研究[J];現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用;2008年01期

2 張瓊;賀蘊秋;陳小剛;胡棟虎;李林江;尹婷;季伶俐;;氧化鈦-氧化石墨插層結(jié)構(gòu)及其光催化性能(英文)[J];物理化學(xué)學(xué)報;2010年03期

3 鄒艷紅;吳婧;劉洪波;陳宗璋;;聚苯胺/氧化石墨的合成及其在DNA識別上的應(yīng)用[J];新型炭材料;2005年04期

4 ;液體處理法批量制造高純度石墨烯[J];材料導(dǎo)報;2010年12期

5 高禎瑞;;氧化石墨對HIPS阻燃性能的影響[J];膠體與聚合物;2010年03期

6 葉劍坤;王庚超;姚斌;李星瑋;;苯胺共聚物含量對氧化石墨嵌入復(fù)合物結(jié)構(gòu)與性能的影響[J];無機材料學(xué)報;2008年05期

7 馬文石;鄧幫君;;納米功能化石墨烯/室溫硫化硅橡膠復(fù)合材料的制備與表征[J];復(fù)合材料學(xué)報;2011年04期

8 敏世雄;呂功煊;;新型二維碳材料——石墨烯在光催化分解水制氫中的研究進(jìn)展[J];分子催化;2011年02期

9 王立娜;陳成猛;楊永崗;溫月芳;王茂章;;氧化石墨烯-酚醛樹脂薄膜的制備及性能研究[J];材料導(dǎo)報;2010年18期

10 宋洪松;劉大博;;石墨烯的制備及石墨烯/PVDF復(fù)合材料介電性能的研究[J];化學(xué)工程師;2011年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔣忻;朱以華;楊曉玲;;SnS_2-石墨烯復(fù)合材料的制備及表征[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會論文集[C];2011年

2 何九領(lǐng);魯金華;;復(fù)合材料失效分析[A];探索 創(chuàng)新 交流（第4集）——第四屆中國航空學(xué)會青年科技論壇文集[C];2010年

3 劉時風(fēng);王勇;陶雪榮;陳顯鋒;;AU2000聲-超聲復(fù)合材料檢測系統(tǒng)研制[A];復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展——第十一屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集[C];2000年

4 佟景偉;沈珉;王世斌;李鴻琦;穆祥新;;復(fù)合材料變形與損傷的光力學(xué)細(xì)觀實驗系統(tǒng)[A];復(fù)合材料：生命、環(huán)境與高技術(shù)——第十二屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集[C];2002年

5 郜永娟;劉正英;楊鳴波;;注塑成型CB/iPP/HDPE復(fù)合材料電性能的研究[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2011年

6 馬寒松;;纖維型Microstretch復(fù)合材料的面內(nèi)有效彈性模量預(yù)測[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

7 張昌天;李晶晶;江大志;肖加余;;二維點陣復(fù)合材料圓筒結(jié)構(gòu)軟模輔助纏繞成型及軸向壓縮性能研究[A];復(fù)合材料：創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展(下冊)[C];2010年

8 益小蘇;王震;劉志真;楊慧麗;丁孟賢;李宏運;;高韌性樹脂轉(zhuǎn)移模塑聚酰亞胺復(fù)合材料技術(shù)[A];航空科學(xué)技術(shù)學(xué)科發(fā)展報告(2008-2009)[C];2009年

9 鄭媛心;王言倫;王孝軍;楊杰;;環(huán)氧樹脂/AlN復(fù)合材料導(dǎo)熱性研究[A];2010年全國高分子材料科學(xué)與工程研討會學(xué)術(shù)論文集（下冊）[C];2010年

10 王先平;王偉國;李春;程幟軍;方前鋒;;Li_5La_3Ta_2O_(12)/Al基高阻尼復(fù)合材料的制備和阻尼性能[A];第九屆全國固體內(nèi)耗與力學(xué)譜及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 亞蘭;亞什蘭在華代理TA公司PVC復(fù)合材料[N];中國化工報;2008年

2 鄭英;江陰自主研發(fā)產(chǎn)品獲JEC復(fù)合材料展創(chuàng)新獎[N];江陰日報;2010年

3 黃麗娟邋胡偉濱 記者 王方遒;亞洲最大復(fù)合材料生產(chǎn)基地在哈建成[N];哈爾濱日報;2007年

4 朱劍紅;中國建材收購德國企業(yè)[N];人民日報;2007年

5 記者 劉棉柳;EPMC復(fù)合材料發(fā)展進(jìn)入新階段[N];廣東科技報;2005年

6 記者 楊靜;中國復(fù)合材料集團鎖定“三高”產(chǎn)品[N];中國建材報;2006年

7 爾基;專注指向成功[N];現(xiàn)代物流報;2007年

8 朱江;帝斯曼復(fù)合材料樹脂集團推出兩個新產(chǎn)品[N];中國建材報;2008年

9 廣文;秦皇島奧體中心獲贈“復(fù)合材料輕型抗爆炸容器”[N];人民公安報;2008年

10 洋洋;澳大利亞將試飛模塊化全復(fù)合材料無人機[N];中國航空報;2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 袁輝;碳/碳復(fù)合材料剛度與強度預(yù)測模型研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

2 聶軍武;CoFe_2O_4-BaTiO_3磁電復(fù)合材料的制備及性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

3 袁磊;利用反應(yīng)燒結(jié)法制備Si_3N_4復(fù)合材料及其多孔材料的研究[D];東北大學(xué);2008年

4 許文嬌;廢棄環(huán)氧樹脂再生技術(shù)及應(yīng)用研究[D];東華大學(xué);2011年

5 尹昌平;共注射RTM制備承載/隔熱/防熱一體化復(fù)合材料[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

6 康建立;銅基體上原位合成碳納米管（纖維）及其復(fù)合材料的性能[D];天津大學(xué);2009年

7 莊健;Cu/TiC復(fù)合材料的制備，，組織結(jié)構(gòu)及摩擦磨損行為[D];吉林大學(xué);2011年

8 韓相華;鐵基微粉/粘合劑復(fù)合材料的微波吸收性能研究[D];蘭州大學(xué);2010年

9 王寶來;三維編織復(fù)合材料的力學(xué)性能和尺寸效應(yīng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

10 榮常如;聚芳醚/納米碳復(fù)合材料的制備及性能研究[D];吉林大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 卜軍;含端乙煥基硅/氮樹脂及其復(fù)合材料的研究[D];華東理工大學(xué);2012年

2 石品品;碳纖維增強聚對苯二甲酸乙二醇酯復(fù)合材料的制備和性能研究[D];華東理工大學(xué);2012年

3 翟瑞瑞;基于石墨烯及其復(fù)合材料電化學(xué)傳感研究[D];北京化工大學(xué);2011年

4 沈艷萍;高介電常數(shù)氰酸酯基復(fù)合材料的研究[D];蘇州大學(xué);2011年

5 蘇磊;氰酸酯樹脂基導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的制備與研究[D];南京理工大學(xué);2012年

6 蔡國鋒;竹粉/聚丙烯復(fù)合材料的研究[D];華東理工大學(xué);2012年

7 梁少旭;含孔隙復(fù)合材料的強度分析研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

8 李國琴;泡沫來層復(fù)合材料的制備及其力學(xué)和阻燃性能的研究[D];東華大學(xué);2011年

9 滕祥萌;復(fù)合材料閉合薄壁梁的模態(tài)阻尼預(yù)測[D];山東科技大學(xué);2011年

10 姜舜;復(fù)合材料的多平面加強柱殼結(jié)構(gòu)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

  本文關(guān)鍵詞：石墨烯及其復(fù)合材料的制備和應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：395027